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模拟量和数字量的转换 演讲者 耿福 组长 陈贤杰 组员 邓红波 董伟 凌承志 安全1001 演讲内容 一、D/A转换器转换原理 二、A/D转换器转换原理 三、A/D转换器分类及应用介绍 将数字量转换为模拟量的装置称为数?模转换器(简称D/A转换器或DAC) 将模拟量转换为数字量的装置称为模?数转换器(简称A/D转换器或ADC) DAC是英文Digital-Analog Converter的缩写 ADC是英文Analog-Digital Converter的缩写 一、D/A转换器 1.1倒T形电阻网络D/A转换器 D/A转换器有很多种，目前生产的D/A转换器中大多采用倒T形电阻网络这种结构。 其电路如下图所示。 1.电路 计算时注意事项 （1）在图1.1中，00’，11’，22’，33’左边部分电路的等效电阻均为R。 计算时注意事项 （2）不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）或接地（即数字信号是否导通）各支路的电流时不变的。 参考电压输入的电流为 而后根据分流公式得出各支流电路 由此可得出电阻网络的输出电流 运算放大器输出短的模拟电压 则为 如果输入的是n位二进制数，则 当取 ,则上式为 有上式可知： 的最值为 最小值为 ； 最大值为 。 1.2数字量与模拟量的关系 数模转换器集成电路芯片种类很多，按输入的二进制的位数分类有8位、10位、12位和16位等。 下面介绍CC7520输入数字量与输出模拟量的关系，其中 1.3D/A转化器的主要技术指标 1.分辨率 D/A转换器的分辨率是指最小输出电压与最大输出电压之比。例如10位D/A转换器的分辨率为 2.精度 转化器的精度是指输出的模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差。该误差是由参考电压偏离标准值、运算放大器的零点漂移、模拟开关的电压降以及电阻阻值的偏差等原因所引起的。 3.线性度 4.输出电压（或电流）的建立时间 5电源抑制比 二、A/D转换器 2.1逐次逼近型A/D转换器 A/D转换器也有很多种，下面介绍目前用的较多的逐次逼近型A/D转换器。 2.1逐次逼近型A/D转换器 其工作原理可用天平称重过程来比喻说明。好比用4个分别重8g，4g，2g，1g的砝码去称重13g物体，称重顺序见表2.1。 表2.1逐次逼近称物一例 2.2A/D转换器原理 逐次逼近型A/D转换器一般由顺序脉冲发生器、逐次逼近寄存器、D/A转换器和电压比较器等几部分组成，其原理方框图如图2.2： 原理解释 转换开始，顺序脉冲发生器输出的顺序脉冲首先将寄存器的最高位置1，经D/A转换器转换为相应的模拟电压U0送入比较器与待转换的输入电压U1进行比较。 若U0U1，说明数字量过大，将最高位的1除去，而将次高位置1；若U0U1，说明数字量还不够大，应将这以为的1保留，还须将下一位高位置1。 这样逐次比较下去，一直到最低位为止。寄存器的逻辑状态就是对应于输入电压U1的输出数字量。 补充说明 因为模拟电压在时间上一般是连续变化量，而要输出的是数字量（二进制数），所以在进行转化时必须在一系列选定的时间间隔对模拟电压采样（见第16章16.3节）。经采样保持电路后，得出的每次采样结束时的电压就是上述待转换的输入电压U1。 下面结合图2.3的具体电路来说明逐次逼近的过程。 2. 转换过程 逐次逼近转换过程示意图 2.3A/D转换器的主要技术指标 1.分辨率 以输出二进制的位数表示分辨率。位数越多，误差越小，分辨率越高。 2.转换速度 从它接到转换控制信号起，到输出端得到稳定的数字量输出所需要的时间。其中有转换一次需10ms以上的慢速ADC