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第11章 数模与模数转换器 数字信号转换成模拟信号或是模拟信号转换成数字信号是常用的信号转换技术，在实际中有着广泛的应用。本章先介绍各种数模转换器，然后介绍模数转换器，除介绍工作原理与转换器技术参数外，还介绍几种实际的转换器 ;11.1 数模转换 数字（Digital）信号转换成模拟（Analog）信号，简称为D/A转换。在很多电子系统中，D/A转换是不可缺少的重要组成部分，。 运算放大器符号与电路如图11-1所示。 ;;;;11.1.1 权电阻D/A转换器 权电阻数/模转换器电路如图11-2所示。图中开关分别受数字信号D3～D0控制，当数字信号为1时，开关的动触点连接VREF，数字信号为0时，开关的动触点连接地线。 ;*11.1.2 输出电压型R/2R电阻网络D/A转换器? 图11-5显示的是4位输出电压型R/2R梯形电阻D/A转换器电路。 ;;;;;;;11.1.3 输出电流型R/2R电阻网络D/A转换器 图11-11所示是4位输出电流型R/2R电阻网络D/A转换器电路 ;;;;11.1.5 D/A转换器的技术指标 1．台阶电压;;;;;;;;;11.1.6 D/A转换器0832 ;1．内部结构 该芯片的内部结构如图11-18所示。 1．内部结构 该芯片的内部结构如图11-18所示，图中8位输入寄存器用8D触发器构成，常用于连接单片机，接收单片机送来的数字信号；8位D/A转换寄存器也是用8D触发器构成的，该寄存器接收输入寄存器送来的数字信号，锁存后直接送到8位D/A实现D/A转换； 双缓冲的第一个优点是，可以按照数据源的时序随时更新D/A转换器输入寄存器的数据，第二个优点可以使一个系统中用一个触发信号同时更新多个D/A转换器输出的模拟电压。;;;;;;;;;;11.2 模数转换器 模拟（Analog）信号转换成数字（Digital）信号，简称为A/D转换。在很多系统中，A/D转换是不可缺少的重要组成部分，本节将介绍几种常用的A/D转换器。;;*11.2.2 流水线型A/D转换器 ;;;11.2.3 双斜率A/D转换器 在数字仪表或其他测量仪器中，例如数字万用表，经常使用的模数转换器是双积分A/D转换器。双积分A/D转换器原理框图如图11-29所示。;;;;*11.2.4 Δ-Σ型A/D转换器 图11-34显示的是Delta-Sigma型A/D转换器原理框图。工作原理介绍如下。 ;;;;;;;如果在转换器的输入端加5.1?V的模拟电压，则工作过程如下。 ① 逐次近似寄存器23位置位，同时D/A转换器的23位置1，D/A转换器输出8?V电压，由于比较器的反相端电压（8?V）高于同相端电压（5.1?V），所以输出低电平，逐次近似寄存器中该位被复位，输出0000。 ② 逐次近似寄存器22位置位，同时D/A转换器的22位置1，D/A转换器输出4?V电压，由于比较器的反相端电压（4?V）低于同相端电压（5.1?V），所以输出高电平，逐次近似寄存器中该位被保留，输出0100。 ③ 逐次近似寄存器21位置位，同时D/A转换器的21位置1，这时D/A转换器的输入数字量为0110，所以输出6?V电压，由于比较器的反相端电压（6?V）高于同相端电压（5.1?V），所以输出低电平，逐次近似寄存器中该位被复位，输出0100。; ④ 逐次近似寄存器20位置位，同时D/A转换器的最低位（LSB）置1，这时D/A转换器的输入数字量为0101，所以输出5?V电压，由于比较器的反相端电压（5?V）低于同相端电压（5.1?V），所以输出高电平，逐次近似寄存器中该位被保留，输出0101。 当逐次近似寄存器的4位触发器都置过1以后，转换完成，这时逐次近似寄存器中存有二进制数据0101，这就是5.1?V输入模拟电压的近似二进制数表示。 一个转换周期完成后，将逐次近似寄存器清零，开始下一次转换。 逐次比较式A/D转换器的转换时间取决于转换中数字位数n的多少，完成每位数字的转换需要一个时钟周期，由前面分析可知，第n个时钟脉冲作用后，转换完成，所以该转换器的转换最小时间是nTC，这里TC是时钟脉冲的周期。 ;11.2.6 A/D转换器的技术指标 1．分辨率 ;;3．偏移误差 偏移误差是指理想转换直线原点与实际转换曲线原点之间的距离，该误差示意如图11-38所示 。 由图可以看出，当A/D转换器的输入电压逐步增加，使A/D转换器输出数字从000跳到001，这时的输入电压与1/2 LSB代表电压之差就是偏移误差，偏移误差可以通过移动输入电压范围的方法消除。 ;;5．非线性误差 积分非线性、微分非线性与增益非线性等都是非线性误差，如果不详细区分误差原因，则非线性误差是实际转换曲线与理想转换直线之间的最大纵向偏移。非线性误差示意图如图11-40所示。