第十章 数模与模数转换器 D/A 转换器 A/D 转换器 A/D、 D/ 控制对象非电量传感器电模拟量算机数字量 概述 能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器 ， 简称 :A/ 能将数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器 ， 简称 :D/ 也可称之为两者之间的接口 。 多路开关数字控制计算机率放大执行机构执行机构加热炉加热炉温度传感器温度传感器信号放大 D/将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。 1 基本原理和转换特性 u o 或 i d 1d n 1输入)2222( 00112211o D/ 路 输 入 的 是 n 位 二 进 制 数 字 信 息 B(, 其最低位 ( 0和 2故 100011221122222 由于构成数字代码的每一位都有一定的“ 权 ”，因此为了将数字量转换成模拟量，就必须将每一位代码按其“权”转换成相应的模拟量，然后再将代表各位的模拟量相加即可得到与该数字量成正比的模拟量，这就是构成D/ D/权电阻型、权电流型、 型电阻型。 A = K D 2 D / A 转换器的主要技术指标 （ 1） 分辨率 分辨率用输入二进制数的有效位数表示 。 在分辨率为 转换器中 ， 输出电压能区分 2 能给出 2 分辨率也可以用 D/ 10位 D/ （ 2） 转换精度 D/ 即最大静态转换误差 。 （ 3） 输出建立时间 从输入数字信号起 ， 到输出电压或电流到达稳定值时所需要的时间 ， 称为输出建立时间 。 0 2 3112 110 D/1 二进制权电阻网络 D / A 转换器R 2 R 4 R 8I 3 E F 3210 2 4 8不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字信号是 1还是 0，各支路的电流不变的。 R 2 R 4 R 8I 3 )2222(2248001122333321033221100 F)2222(22 001122334o F=R/2 2 倒 T 型电阻网络 D / A 转换器R R 2 R 2 R 2 R 2 I2I 3 I 0I 3 B C 分别从虚线 A、 B、 C、 。 不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端 （ 虚地 ） 还是接到地 ， 也就是不论输入数字信号是 1还是 0， 各支路的电流不变 。 从参考电压端输入的电流为： E F R R 2 R 2 R 2 R 2 I2I 3 I 0I 3 B C E F )2222(2)214181161(001122334321033221100222(2 001122334o 2 R 2 R 2 R 2 I2I 3 I 0I 3 B C 权电阻 D/+ + - A 2 1 R/2 R/4 R/8 2 0 3 1 0 1 1 k R = 80 k D/模拟开关”、“译码网络”、“求和运算放大器”和“基准电源” 四部分组成。 + + - A 2 1 R 2R 2R 2R 2 0 3 1 0 1 1 R R R R 2 0 I A B C D = c = 2 = 4 = 8 即： 因此，每个 2 1 3 = 2 = 2R 4= 4R = 8= 8R = 16= 16R + + - A 2 1 R 2R 2R 2R 2 0 3 1 0 1 1 R R R R 2 0 I A B C D I = + + + S 2R = S 16R S 8R S 4R + + = 6R ( 8+ 4+ 2+ 1 = F 16R ( 8+ 4+ 2+ 1 - 集成 D/+ (+ 5V )5 V )1 162 153 144 135 126 117 108 9D A 8( - )(+ )13 1467 1589 21011 412 3 16D A 8 5V ) a ) 引脚排列图 (b) D / A 转换电路 D/D/。由于 ，因此最适合于集成工艺，集成 D/ 如果输入的是 则 D/ )2222(200112211o A/1 A / D 转换器的基本原理1n 位 )数字化编码电路 保持电路 采样展宽信号输入模拟电压t )t )模拟电子开关 断开的过程 。 ui(t)对 为采样过程； 为保持过程 。 在保持过程中 ， 采样的模拟电压经数字化编码电路转换成一组 2 采样 + a ) 电路图 ( b) 波形图t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 关驱动电路闭合， 路处于采样阶段。由于两个放大器的增益都为 1，因此这一阶段 路处于保持阶段。若 端保持充电时的最终电压值不变，从而保证电路输出端的电压 采样定理： m a x2 is 3 A / D 转换器的主要技术指标（ 1） 分辨率 A/ 位数越多 ，误差越小 ， 转换精度越高 。 例如 ， 输入模拟电压的变化范围为 0 5V， 输出 8位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V 2 8 20输出 12位二进制数可以分辨的最小模拟电压为 5V 2 12 （ 2） 相对精度 在理想情况下 ， 所有的转换点应当在一条直线上 。 相对精度是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差 。 （ 3） 转换速度 转换速度是指完成一次转换所需的时间 。 转换时间是指从接到转换控制信号开始 ， 到输出端得到稳定的数字输出信号所经过的这段时间 。 A/是模拟信号和数字仪器的接口。根据其性能不同，类型也比较多。 A/ 1、采样、保持 2、量化、编码 连续信号 离散信号 分类： 直接 间接 并联比较型（并行） 反馈型 计数型 逐次逼近型 电压 换型 电压 换型 04时 ， 7个比较器输出全为 0， 7个触发器都置 0。经编码器编码后输出的二进制代码为 000。 434时 ，7个比较器中只有 ， 只有触发器 ， 其余触发器仍为 0。 经编码器编码后输出的二进制代码为01。 +& 2R /2存器 A/D