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第8章 数/模转换和模/数转换 8.1 概述 8.2 数/模转换器(DAC) 8.3 模/数转换器(ADC) 第8 章 数/模转换和模/数转换 8.1 概 述 从模拟信号到数字信号的转换称模/数转换(又称A/D转 换), 完成A/D转换的电路称A/D转换器（简称ADC）；从数 字信号到模拟信号的转换称数/模转换（又称D/A转换）， 完成D/A转换的电路称D/A转换器（简称DAC）。 例如，要用计算机对生产过程进行实时控制，其控制过 程原理方框图如图8.1所示。可见，ADC和DAC是数字系统 和模拟系统相互联系的桥梁，是数字系统的重要组成部分。  图8.1 计算机对生产过程进行实时控制原理示意图 8.2 数/模转换器(DAC) 8.2.1 DAC的基本工作原理 8.2.2 倒T型电阻网络DAC 8.2.3 DAC的主要技术指标 8.2.4 集成DAC举例 8.2 数/模转换器(DAC)  8.2.1DAC的基本工作原理 DAC用于将输入的二进制数字量转换为与该数字量 成比例的电压或电流。 其组成框图如图8.2所示。图中， 数据锁存器用来暂时存放输入的数字量， 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，然后经运放求和，输出相应的 模拟电压，完成D/A转换过程。 图8.2 DAC方框图 图8.3 倒T型电阻网络D/A转换器 8.2.2 倒T型电阻网络DAC 如图8.3所示为一个四位倒T型电阻网络DAC（按同 样结构可将它扩展到任意位），它由数据锁存器（图中 未画）、模拟电子开关（S）、 R-2R倒T型电阻网络、运 算放大器（A）及基准电压UREF组成。  模拟电子开关S3、S2、S1、S0分别受数据锁存器输 出的数字信号D3、D2、D1、D0控制。当某位数字信号为 1时，相应的模拟电子开关接至运算放大器的反相输入端 （虚地）；若为0则接同相输入端（接地）。开关S3～S0 是在运算放大器求和点（虚地）与地之间转换，因此不 管数字信号D如何变化，流过每条支路的电流始终不变， 从参考电压UR输入的总电流也是固定不变的。  图8.4 倒T型电阻网络简化等效电路 图8.3所示电路从UREF向左看，其等效电路如图8.4所 示，等效电阻为R，因此总电流 I=UREF/R。  流入每个2R电阻的电流从高位到低位依次为I/2、I/4、 I/8、 I/16， 流入运算放大器反相输入端的电流为 推广到n位DAC，则有 8.2.3 DAC的主要技术指标 1. 分辨率  DAC的分辨率是说明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= 式中, n表示输入数字量的位数。可见，n越大，分辨最小 输出电压的能力也越强。  例如，n=8, DAC的分辨率为  分辨率= =0.0039  2. 转换精度 转换精度是指DAC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。  8.2.4 集成DAC举例  DAC0832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，可以直接与Z80、8080、 8085、MCS51等微处理器相连接。其结构框图和管脚排 列图如图8.5所示。 图8.5 集成DAC0832 DAC0832由八位输入寄存器、八位DAC寄存器和八 位D/A转换器三大部分组成。 它有两个分别控制的数据 寄存器，可以实现两次缓冲，所以使用时有较大的灵活 性，可根据需要接成不同的工作方式。DAC0832中采用 的是倒T型R-2R电阻网络，无运算放大器，是电流输出， 使用时需外接运算放大器。芯片中已经设置了Rfb, 只要将 9号管脚接到运算放大器输出端