第六章数模转换与模数转换授课题目：6.1 D/A转换器教学目标：1、掌握数模、模数转换的概念。

2、理解数模转换的原理。

3、熟悉D/A转换器集成芯片的性能，学习其使用方法。

教学内容（包括重点、难点）：教学重点：1、数模转换的基本原理。

2、D/A转换器集成芯片的使用。

教学难点：1、转换电路的分析计算。

2、知识的综合复习应用。

教学过程设计●复习并导入新课问题：回忆二进制转换为十进制的加权和公式和电阻的串联、并联。

●就新课内容提出问题1、什么是模拟量？2、什么是电模拟量？●讲授新课计算机对生产进行实时控制的过程如下：模拟量：温度、压力、湿度、流量、速度等电模拟量：电压、电流6.1 D/A转换器D/A 转换—从数字信号到模拟信号的转换。

D/A 转换器（简称DAC ）—完成D/A 转换的电路。

一、D/A 转换电路原理图数据锁存器：暂时存放输入的数字量；模拟电子开关：这些数字量控制模拟电子开关，将参考电压源UREF 按位切换到电阻译码网络中变成加权电流。

集成运放：加权电流经运放求和，输出相应的模拟电压，完成D/A 转换过程。

二、倒 T 形电阻网络DAC 1、电路图2、工作原理—电流分流形成加权值。

3、转换公式4、特点电阻值一致。

倒T 形电阻网络支路电流恒定，电路转换速度高。

举例1：若U R=10V ，求对应D3D2D1D0分别为1010、0110和1100时输出电压值。

三、主要性能指标 1、分辨率分辨率：说明DAC 输出最小电压的能力。

它是指最小输出电压（对应的输入数字量仅最低位为1）与最大输出电压（对应的输入数字量各有效位全为1）之比：分辨率=n ：表示输入数字量的位数。

n 越大，分辨最小输出电压的能力也越强。

举例2：n=8, DAC 的分辨率为分辨率= =0.0039数据锁存器…D 0D 1D n －1…模拟电子开关…电阻译码网络…求和运放参考电压源模拟输出U )2...22(20022101⨯++⨯+⨯-=----D D D U U n n n n REFn 121-n 121-n2、转换精度转换精度：实际输出模拟电压值与理论输出模拟电压值之差。

显然，这个差值越小，电路的转换精度越高。

3、建立时间（转换速度）建立时间是指, DAC 从输入数字信号开始到输出模拟电压或电流达到稳定值时所用的时间。

四、集成芯片DAC0832DAC0832是常用的集成DAC ，它是用CMOS 工艺制成的双列直插式单片八位DAC 。

1、熟悉DAC0832各管脚功能2、搭接测试电路3、记录实验结果131415167456AGNDCS ∞WR 2WR 1110DAC 08322+D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 018+5V 逻辑开关1154321789312-15V+15V 201917输入数字量表 8-2 D/A 转换器输出电压u o ºΔººDGNDU CC U REF µA741ILE RP1 10k ΩR fI O1I O1+R f 1k Ω输出模拟电压（v ）0 0 0 0 0 0 0 0实测值D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 1 10 0 0 0 0 1 1 10 0 0 0 1 1 1 10 0 0 1 1 1 1 10 0 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1理论值8.5D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0D 7Q 7D 78位输入锁存器DAC 寄存器Q 78位DACLE 1LE 1＆ILE＆＆(a )CS W R 1W R 2X FER U REF OUT2OUT1R fbAGNDCC DGND1234567891011121314151617181920DAC 0832(b )CSW R 1AGNDD 3D 2D 1D 0U REF R fb DGNDI OUT2V CC ILE W R 2X FER D 4D 5D 6D 7I OUT11415167456AGNDCS ∞WR 2WR 1110DAC 08322+D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 018+5V 逻辑开关1154321789312-15V+15V 201917输入数字量表 8-2 D/A 转换器输出电压u o ºΔººDGNDU CC U REF µA741ILE RP1 10k ΩXFER R fI O1I O1+R f 1k Ω输出模拟电压（v ）0 0 0 0 0 0 0 0实测值D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 1 10 0 0 0 0 1 1 10 0 0 0 1 1 1 10 0 0 1 1 1 1 10 0 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1理论值讨论：D/A 转换的最终目的是什么？授课题目：6.2 A/D 转换器教学目标：1、掌握ADC 工作的一般步骤。

2、理解逐次逼近C 的原理。

3、熟悉ADC 的主要参数。

4、熟悉A/D 转换器集成芯片ADC0809的性能，学习其使用方法。

教学内容（包括重点、难点）：教学重点：1、A DC 工作的一般步骤； 2、ADC0809的性能及使用方法。

教学难点：1、逐次逼近的原理。

2、实际综合应用。

教学过程设计 ● 复习并导入新课 问题：1、D/A 转换公式？2、位数与分辨率的关系？ ● 讲授新课 6.2 A/D 转换器 一、工作原理 1、采样与保持模拟电子开关S 在采样脉冲CP S 的控制下重复接通、断开的过程。

S 接通时，u i (t )对C 充电，为采样过程；S 断开时，C 上的电压保持不变，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n 位的二进制数输出t 0时刻S 闭合，C H 被迅速充电，电路处于采样阶段。

由于两个放大器的增益都为1，因此这一阶段u o 跟随u i 变化，即u o ＝u i 。

t 1时刻采样阶段结束，S 断开，电路处于保持阶段。

若A 2的输入阻抗为无穷大，S 为理想开关，则C H 没有放电回路，两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u o 维持不变。

2、量化与编码采样保持得到的信号在时间上是离散的，幅值可以有无穷多个，仍属模拟量范畴。

任何一个数字量的大小只能是某个最小数量单位的整数倍，因此是不连续的。

量化的方法一般有两种：只舍不入法和有舍有入法（或称四舍五入法）。

编码：用二进制数码来表示各个量化电平的过程称为。

二、逐次逼近型ADC采样定理：max2i s f f 000000001000100011111110101101011011010001编码等级1234567801234567转换开始前先将所有寄存器清零。

开始转换以后，时钟脉冲首先将寄存器最高位置成1，使输出数字为100…0。

这个数码被D/A 转换器转换成相应的模拟电压uo ，送到比较器中与ui 进行比较。

若ui ＞uo ，说明数字过大了，故将最高位的1清除；若ui ＜uo ，说明数字还不够大，应将这一位保留。

然后，再按同样的方式将次高位置成1，并且经过比较以后确定这个1是否应该保留。

这样逐位比较下去，一直到最低位为止。

比较完毕后，寄存器中的状态就是所要求的数字量输出。

举例1： 一个四位逐次逼近型ADC 电路，输入满量程电压为 5 V , 现加入的模拟电压Ui=4.58 V 。

求：（1）ADC 输出的数字是多少？（2）误差是多少？解：（1）第一步：使寄存器的状态为1000，送入DAC, 由DAC 转换为输出模拟电压因为Uo ＜Ui, 所以寄存器最高位的1保留。

第二步：寄存器的状态为1100，由DAC 转换输出的电压Uo=因为Uo ＜Ui, 所以寄存器次高位的1也保留。

第三步：寄存器的状态为1110，由DAC 转换输出的电压Uo=因为Uo ＜Ui, 所以寄存器第三位的1也保留。

第四步：寄存器的状态为1111，由DAC 转换输出的电压Uo=因为Uo ＞Ui ，所以寄存器最低位的1去掉，只能为0。

所以，ADC 输出数字量为1110。

三、主要技术指标 1、分辨率：A/D 转换器的分辨率用输出二进制数的位数表示，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＝20mV ；而输出12位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V ×2－12≈1.22mV 。

v U U m 5.22520===v U m 38.4)814121(=++VU m 69.4)161814121(=+++v U m 75.3)4121(=+2、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。

3、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。

v U U m 5.22520===。