数字量的位数越多，相应ULSB越小，也就是其分辨能力越高。
9.1 数/模（D/A）转换器
2.线性度 通常用非线性误差的大小来表示D/A转换器的线性 度，并且将偏离理想的转换特性的偏差与满刻度输出 之比的百分率定义为非线性误差。
3.绝对精度 在D/A转换器中，将任何输入数码所对应的实际 模拟电压值与其理想电压值之差的最大值定义为绝对 精度，它描述了在整个工作区内实际的输出电压与理 想的输出电压之间的最大偏差。
1.分辨率 DAC电路所能分辨的最小输出电压增量ULSB与最大输出电压 Um之比称为分辨率，它是转换器的一个重要参数，其表示式为
例如，对于n=10位的DAC，其分辨率=
，
称分辨率为千分之一。由于分辨率的大小仅取决于输入数字量的位数，
因此，在一些手册上通常用DAC的位数n来表示，如10位分辨率等。
由上述分析可知，当输出电压的最大值一定时，D/A转换器输入
9.2 模/数（A/D）转换器
9.2.1 A/D转换类型及其特点
A/D转换器的类型有很多种，不同的场合要求各异，如数字 电压表要求测量准确，对转换速度要求不太高，而在数字通信和 数字处理系统中要求转换速度快，对转换精度的要求相对低一些 。 根据要求选用不同类型的A/D转换器。 A/D转换器按其工作原 理的不同可分为直接A/D转换器和间接A/D转换器两种。直接A/D 转换器将模拟信号直接转换为数字信号，这类A/D转换器具有较 快的转换速度，典型电路有并联比较型A/D转换器和逐次逼近型 A/D转换器。而间接A/D转换器则是先将模拟信号转换成某一中 间量（时间或频率），然后再将中间量转换为数字量输出。此类 A/D转换器的转换速度较慢，典型电路有双积分型A/D转换器和 电压频率转换型A/D转换器。
接低电平，使8位DAC寄
存器处于直通状态，输入数据经过8位输入寄存器缓冲控制后直接进
入D/A转换器。
（3）双缓冲工作方式。两个寄存器均处于受控状态，输入数据要
经过两个寄存器缓冲控制后才进入D/A转换器。这种工作方式可以用
来实现多片D/A转换器的同步输出。
9.1 数/模（D/A）转换器
9.1.3 D/A转换器的主要参数
人们将数字量转换成模拟量的电路称为数/模转换器，简称D/A转换 器或DAC（digital to analog converter）。将模拟量转换成数字量的 电路称为模/数转换器，简称A/D转换器或ADC（analog to digital converter）。D/A转换器和A/D转换器是联系数字系统和模拟系统不可 缺少的部件，通常称为二者之间的接口。图9.1是一个A/D转换器和D/A 转换器在数字系统中应用的示意图。
9.1 数/模（D/A）转换器
DAC0832引脚功能说明如下。 D0～D7：数字信号输入端。 ILE：输入寄存器允许，高电平有效。
：片选信号，低电平有效。 ：写信号1，低电平有效。
：传送控制信号，低电平有效。 ：写信号2，低电平有效。 IOUT1、IOUT2：DAC电流输出端。 Rf：集成在片内的外接运放的反馈电阻。 UREF：基准电压（-10～+10 V）。 UCC：电源电压（+5～+15 V）。 AGND：模拟地。 DGND：数字地，可与AGND接在一起使用。
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9.2 模/数（A/D）转换器
9.2.2 逐次逼近型A/D转换器
逐次逼近型A/D转换的过程与用天平称物重量的过程相似。 例如，设被称重物重量为149 g 。而把标准砝码设置为与8位二进 制数码相对应的权码值。砝码重量依次为128 g、64 g、32 g、 16 g、8 g、4 g、2 g、1 g，相当于数码的最高位为D7= =128， 直到最低位为D0= =1，称重过程如下。
9.2 模/数（A/D）转换器
9.2 模/数（A/D）转换器
2 逐次逼近型A/D转换器的工作原理
其电路工作过程如下。 (1)第一个时钟脉冲使顺序脉冲发生器的状态变为 QAQBQCQDQE=10000。由于QA=1，将高位触发器F2置1，而F1、 F0被置0。这时加到D/A转换器的代码为Q2Q1Q0=100。经三位 DAC转换后，得到UF=4Δ-Δ/2=3.5 V。则UF<UI ′，比较器输出 C=1。 (2)第二个时钟脉冲使顺序脉冲发生器的状态变为 QAQBQCQDQE=01000。由于1D2=C=1，故QB的正跳变使F2仍保 持1态，而F1被置1。故第二个时钟脉冲作用的结果为：Q2=1保留， Q1置1，寄存器输出端的代码为Q2Q1Q0=110，经DAC转换后得 到UF=4Δ+2Δ-Δ/2=5.5 V，则UF>U′ I，比较器输出C=0。
×5=4.88 mV，8 位ADC为 ×5= 19.53 mV。
故10位ADC的分辨率比8位ADC高。因此，分辨率有时也 可用A/D转换器的输出数据位数n表示。
9.2 模/数（A/D）转换器
2．转换速度 转换速度是指完成一次A/D转换所需的时间，即指从 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。采用不同的转换电路，其转换速度是不 同的。并联型比逐次逼近型要快得多。一般低速ADC为130 ms，中速为50 μs左右，高速约为50 ns。 3．相对误差 用相对误差可以表示ADC转换的误差，它是指对应于 某一输出数字量情况下，理论输入值与实际输入值之差再与 电路基准电压UREF之比。常以≤±1/2LSB表示。 此外，还有其他技术指标，如功率损耗、温度系数、输入模 拟电压范围以及输出数字信号的逻辑电平等，可参阅有关手 册。
9.1 数/模（D/A）转换器
9.1.1 R—2R型电阻网络D/A转换器
9.1 数/模（D/A）转换器
由于理想运算放大器的虚地特性，故置于运算放大器的反相 输入端的电子开关Sk在任何位置时，与电子开关相连的电阻2R 都被连接到地。这样，从2R电阻流过的电流就与开关的位置无关， 为一恒定值。由上述分析，很容易求出R 2R电阻网络的输入电 阻为R，则从基准电压源UREF输出的总电流是固定的，其大小为
9.2 模/数（A/D）转换器
2 逐次逼近型A/D转换器的工作原理
(3)第三个时钟脉冲使顺序脉冲发生器的状态变为 QAQBQCQDQE=00100。由于1D1=C=0，故QC的正跳变使F1置0， 同时使F0置1。此时，寄存器输出端的代码Q2Q1Q0=101，经DAC 转换后得到UF=5Δ-Δ/2=4.5 V，则UF<UI′，比较器输出C=1。 (4)第四个时钟脉冲使顺序脉冲发生器的状态变为 QAQBQCQDQE=00010。由于1D0=C=1，故QD的正跳变使F0仍保 留1态，寄存器的状态为Q2Q1Q0=101。
第9章 数/模与模/数转换器
前言
随着科学技术的飞速发展，数字电子计算机在工业、科技、国防等 领域已获得普遍应用。在这些领域中，大量出现的模拟量，如流量、温 度、压力、速度等都是随时间而连续变化的量。工程上常将这些模拟量 通过传感器变换成相应的电量，但它仍然是模拟量。为了能用数字系统 处理并控制这些模拟信号，首先需将这些模拟量转换成数字量，然后送 数字系统进行处理。数字系统处理后的数字量，往往还需将它转换成模 拟量，以便实现对模拟系统的自动控制。
(5)第五个时钟脉冲使顺序脉冲发生器的状态变为 QAQBQCQDQE=00001。寄存器的状态不变。QE=1，与门G0、G1、 G2被选通，即可读取A/D转换器输出的数字量D2D1D0=101。
9.2 模/数（A/D）转换器
由上述分析，图9.2.1逐次逼近型A/D转换器的工作过程可简 单地用表9.2.1来表示。
输出电流和各支路电流的关系为
因为IO1=-IF，故D/A转换器的输出模拟电压UO为
9.1 数/模（D/A）转换器
即R—2R电阻网络D/A转换器的输出模拟电压UO与输入的 数字量成正比。
一般取Rf=R，则式(6.1.1)可写成如下形式。
9.1 数/模（D/A）转换器
9.1.2 集成D/A转换器
集成D/A转换器芯片的型号繁多，现以集成D/A转换器0832为 例进行介绍。
9.2 模/数（A/D）转换器
9.2.3 集成A/D转换器
9.2 模/数（A/D）转换器
9.2 模/数（A/D）转换器
9.2 模/数（A/D）转换器
9.2.4 A/D转换器的主要参数
1．分辨率 ADC的分辨率又称分解度。其输出二进制数位数越多， 转换精度越高，即分辨率越高。故可用分辨率表示转换精度。 常以LSB所对应的电压值表示。例如，对于10位ADC，当输 入的模拟电压满量程为5 V时，LSB所对应的输入电压为 1
前言
考虑到D/A转换器比A/D转换器简单，而且在某些A/D转换器中， 采用D/A转换器作为反馈部件，因此，本章先讨论D/A转换器，然后再 叙述A/D转换器。学习的重点是D/A转换器和A/D转换器的转换原理、 集成D/A转换器和A/D转换器的性能指标参数及其应用，难点是双积分 型A/D转换器的原理分析。
9.3
1．DAC0832应用实例
应用实例
9.3
2．ADC0809应用实例
应用实例
9.3
应用实例
本章小结
（1）为了能够用数字系统（如数字电子计算机）处理模 拟信号并实现生产过程的自动控制，首先就要把有关的模拟信 号转换为数字信号，计算机才能够接受并处理，这就是A/D转 换器要完成的任务；经处理后的数字信号还必须再转换成模拟 信号，才能对生产过程进行自动控制，这就是D/A转换器承担 的任务。可见，A/D转换器和D/A转换器在计算机的应用中起 着重要作用，它是计算机与外界联系的桥梁，也称为接口。
9.1 数/模（D/A）转换器
4.建立时间 建立时间是一个重要的动态指标，对于一个理想的 D/A转换器，当输入数码从一个二进制数转变为另一个 二进制数时，模拟输出量应立即从原来的输出值跳变到 与新的数码值相对应的输出值。但是实际上D/A转换器 内的电容、电感和开关电路均存在时间延迟，即经过一 段时间才能使新的模拟量稳定下来，这段时间就是D/A 转换器的建立时间，它反映了D/A转换器的转换速度。 在选用D/A转换器时，除了考虑以上介绍的主要技 术指标外，还应了解D/A转换器的电源电压、输出方式、 输出电压满刻度值及逻辑电平等参数。