9.1概述

9.2D-A轉(zhuǎn)換器9.3A-D轉(zhuǎn)換器第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)-模轉(zhuǎn)換:從數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換

模-數(shù)轉(zhuǎn)換:從模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換

簡稱為D/A(DigitaltoAnalog)轉(zhuǎn)換

能夠?qū)崿F(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的電路稱為D/A轉(zhuǎn)換器，簡寫為DAC

簡稱為A/D(AnalogtoDigital)轉(zhuǎn)換

能夠?qū)崿F(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的電路稱為A/D轉(zhuǎn)換器，簡寫為ADC

第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換

模數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換應用十分廣泛。下圖是計算機對生產(chǎn)過程控制的框圖:

轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度是衡量A/D轉(zhuǎn)換器,D/A轉(zhuǎn)換器性能優(yōu)劣的主要標志

第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換9.2.1倒置T形電阻網(wǎng)絡D-A轉(zhuǎn)換器

特點:倒置T型電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)換精度較高，是目前轉(zhuǎn)換速度最快的數(shù)模轉(zhuǎn)換器之一。

D/A轉(zhuǎn)換的基本思路:

將數(shù)字量的每一位代碼按“權”的大小轉(zhuǎn)換成相應的模擬量,將各位的模擬量相加，其總和就是與數(shù)字量成正比的模擬量。9.2D-A轉(zhuǎn)換器第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換

4位倒置T型D/A轉(zhuǎn)換器由模擬開關、倒置T型電阻網(wǎng)絡、基準電壓VREF和運算放大器組成,如下圖所示。

由于運算放大器的反相端虛地，無論輸入數(shù)字量是0還是1，電阻支路都可視為是接地的。第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換

從各節(jié)點A、B、C、D向右看的等效電阻均為R，因此：第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換N為輸入四位二進制數(shù)字量所對應的十進制數(shù)

輸出電壓:若取R=Rｆ,則輸出的模擬電壓為:對于n位倒置T型電阻網(wǎng)絡，其輸出的模擬電壓為:

結(jié)論:輸出的模擬電壓正比于輸入的數(shù)字信號

1.分辨率分辨率是指D-A轉(zhuǎn)換器的最小輸出電壓（對應于輸入數(shù)字量只有最低有效位為1）與最大輸出電壓（對應于輸入數(shù)字量所有有效位全為1）之比。對n位DAC，其分辨率為。因此也可以用數(shù)字信號的位數(shù)來表示分辨率，位數(shù)越多分辨率越高。2.轉(zhuǎn)換精度

D-A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度是指實際輸出電壓與理論輸出電壓之間的偏離程度，通常用最大誤差與滿量程輸出電壓之比的百分數(shù)表示。3.線性度線性度反映了D-A轉(zhuǎn)換器實際轉(zhuǎn)換曲線相對于理想轉(zhuǎn)換直線的最大偏差。第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換9.2.2D-A轉(zhuǎn)換器的主要技術指標

目前使用的D-A轉(zhuǎn)換器芯片有8位、10位、12位等。位數(shù)越多分辨率越高，但價格也越高。DAC0832是常用的8位集成D-A轉(zhuǎn)換器芯片。

第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換9.2.3集成D-A轉(zhuǎn)換器及應用DAC0832的引腳圖如圖所示。

DAC0832共有20條引腳，雙列直插式封裝。

第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換1)分辨率為8位。2)只需要在滿量程情況下調(diào)整其線性度。3)可與單片機或微處理器直接接口，也可單獨使用。4)電流穩(wěn)定時間為1μs。5)可在直通、單緩沖、雙緩沖方式下工作。6)低功耗。7)邏輯電平輸入與TTL兼容。8)單電源供電。第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換DAC0832的應用

1)它可與微處理器完全兼容，因此可利用微處理器實現(xiàn)對數(shù)-模轉(zhuǎn)換的控制。2)DAC0832內(nèi)部無參考電壓，需外接高精度的基準電源。3)DAC0832是電流輸出型D-A轉(zhuǎn)換器，要獲得模擬電壓輸出時，還需外加一個由運算放大器構(gòu)成的電流-電壓轉(zhuǎn)換器。輸出的電壓信號有單極性和雙極性兩種。第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換圖9-5DAC0832的單極性輸出方式表9-1單極性輸出方式輸入輸出關系第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換圖9-6DAC0832的雙極性輸出方式表9-2雙極性輸出方式輸入輸出關系9.3.1逐次比較型A-D轉(zhuǎn)換器第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換9.3A-D轉(zhuǎn)換器

逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理框圖如圖所示

逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器由D/A轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)寄存器、電壓比較器、控制邏輯及時鐘四部分構(gòu)成。

逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換過程類似于天平稱物體重量的過程。

1.分辨率分辨率以輸出二進制代碼的位數(shù)表示。位數(shù)越多，其量化誤差越小，轉(zhuǎn)換精確度越高，分辨率也就越高。2.轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度是指轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量所代表的模擬輸入值與實際模擬輸入值之差。3.轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度是指完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時間，即從接到轉(zhuǎn)換控制信號到穩(wěn)定輸出數(shù)字量的時間。不同類型的A-D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度不同。并聯(lián)比較形最快，逐次比較型次之，間接A-D轉(zhuǎn)換器最慢。第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換9.3.2A-D轉(zhuǎn)換器的技術指標

常見A-D轉(zhuǎn)換器的有效位數(shù)有4位、6位、8位、10位、12位、14位、16位以及BCD碼輸出的位、位和位多種。

ADC0809為28腳雙列直插式封裝，采用CMOS工藝，是8位逐次比較型A-D轉(zhuǎn)換器。第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換9.3.3集成A-D轉(zhuǎn)換器ADC0809的引腳圖

第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換各主要引腳功能：1.（8條）：8路模擬信號輸入端。2.（8條）：8位數(shù)字量輸出端。

3.地址輸入（3條）

A、B、C為地址碼輸入端，用以決定對8路通道中的哪一路模擬信號進行轉(zhuǎn)換。

A、B、C地址碼與8路通道的關系如表所示。

CBA被選模擬電壓通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7第9章數(shù)-模轉(zhuǎn)換和模-數(shù)轉(zhuǎn)換4.控制信號（4條）ALE：為通道地址鎖存輸入線，高電平有效。

START：轉(zhuǎn)換的啟動控制端。

EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號線。

OE：數(shù)據(jù)輸出允許控制線。

5.電源線及其它：（5條）

：工作電源，范圍為+5V～+15V。GND：接地端。

、：正、負基準電壓輸入端。CLOCK：時鐘脈沖輸入端。用于為ADC0809提供逐次比較所需640KHz時鐘脈沖序列。1)工作電壓：5～15V。