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第17章 模数和数模转换 数模转换即将数字量转换为模拟电量(电压或电流)，使输出的模拟电量与输入的数字量成正比。 实现数模转换的电路称数模转换器 模数转换即将模拟电量转换为数字量，使输出的数字量与输入的模拟电量成正比。 实现模数转换的电路称模数转换器 17.1 数模（D/A） 转换器 一、D/A转换器的基本原理及分类 1．数模转换的基本原理 要求：输出的模拟量与输入的数字量成正比。 输入数字量 D = (Dn-1 Dn-2 ((( D1 D0 ) 2 = Dn-1 2n-1 + Dn-2 2n-2 + ((( + D1 21 + D0 20 输出模拟电压 uO = D△ = (Dn-1 2n-1 + Dn-2 2n-2 + ((( + D1 21 + D0 20)△ △ 是 DAC 能输出的最小电压值，称为 DAC 的单位量化电压，它等于 D 最低位(LSB)为 1、其余各位均为 0 时的模拟输出电压(用 ULSB 表示)。 2．倒T型网络D/A转换器,基本原理如图示： 模拟开关 Si 打向“1”侧时，相应 2R 支路接虚地；打向“0”侧时，相应 2R 支路接地。故无论开关打向哪一侧，倒 T 型电阻网络均可等效为下图： 从 A、B、C 节点向左看去，各节点对地的等效电阻均为 2R。 即 I3 = 23 I0， I2 = 22 I0， I1 = 21 I0， I0 = 20 I0 可见，支路电流值 Ii 正好代表了二进制数位 Di 的权值 2i 。 模拟开关 Si 受相应数字位 Di 控制。当 Di = 1 时，开关合向“1”侧，相应支路电流 Ii 输出；Di = 0 时，开关合向“0”侧， Ii 流入地而不能输出。 iΣ = D3 I3 + D2 I2 + D1 I1 + D0 I0 = ( D3 23 + D2 22 + D1 21 + D0 20 ) I0 = D I0 3．D/A转换器主要指标 常用 DAC 主要有权电阻网络 DAC、 R - 2R、T形电阻网络 DAC、R - 2R 倒 T 形电阻网络 DAC和权电流网络 DAC。其中，后两者转换速度快，性能好，因而被广泛采用，权电流网络 DAC 转换精度高，性能最佳。 (1) 分辨率：用输入的二进制数码的位数n来表示。位数越多，分辨率就越高。 (2) 线性度：用非线性误差的大小来表示。 (3) 转换精度：以最大静态转换误差的形式给出，这个误差包含非线性误差、比例系数误差、漂移误差等。 (4) 输出电平 一般为5V至10V，高压输出型的可达24V至30V；输出电流型的，低的为几到几十毫安，高的达3A (5)输入数字电平：输入数字信号分别为1和0时，所对应的输入高低电平的值。 4．集成D/A转换器 常用集成 DAC 有两类：一类内部仅含有电阻网络和电子模拟开关两部分，常用于一般的电子电路。另一类内部除含有电阻网络和电子模拟开关外，还带有数据锁存器，并具有片选控制和数据输入控制端，便于和微处理器进行连接，多用于微机控制系统中。 上图为 CDA7524 的单极性输出应用电路。图中电位器 R1 用于调整运放增益，电容C 用以消除运放的自激。已知 ULSB = VREF / 256，试求满度输出电压及满度输出时所需的输入信号。 当 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 =时，输出为满度值。 二、A/D转换器 1.A/D转换的基本原理 功能：把模拟量转换成数字量 分类（按转换原理）：直接转换型、间接转换型 采样：把时间连续变化的信号变换为时间离散的信号。保持：保持采样信号，使有充分时间转换为数字信号。量化：把采样保持电路的输出信号用单位量化电压的整数倍表示。编码：把量化的结果用二进制代码表示。 2．并联比较型的ADC 电阻构成分压器 3．A/D 转换器的主要指标 常用 ADC 主要有并联比较型、双积分型和逐次逼近型。其中，并联比较型 ADC 转换速度最快，但价格贵；双积分型 ADC 精度高、抗干扰能力强，但速度慢；逐次逼近型速度较快、精度较高、价格适中，因而被广泛采用。 （1）分辨率：表示输出数字量变化一个相邻数码所对应的输入模拟量的变化量，常以输出二进制的位数表示。 （2）相对精度：指实际的各个转换点偏离理想特性的误差。 （3）转换速度：完成一次转换所需要的时间。 并联比较型 逐次比较型 双积分型 （4）电源抑制：在输入模拟电压不变的条件下，当转换电路的供电电源电压变化时对输出的影响。 本章小结 D/A 转换是将输入的数字量转换为与之成正比的模拟电量。常用的 DAC 主要有权