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数字电子技术 第 8 章　数模和模数转换器 8.1 概　述 一、数模和模数转换的概念和作用 二、数模和模数转换器应用举例 8.2 D/A 转换器 一、数模转换的基本原理 二、R - 2R 倒 T 形电阻网络 DAC 三、常用 DAC 的类型和主要参数 8.3 A/D 转换器 二、 A/D转换器工作原理 1、并联比较型 ADC 实例 本 章 小 结 A/D 转换是将输入的模拟电压转换为与之成正比的数字量。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 属于直接转换型，其转换速度最快，但价格贵；双积分型 ADC 属于间接转换型，其速度慢，但精度高、抗干扰能力强；逐次逼近型也属于直接转换型，其速度较快、精度较高、价格适中，因而被广泛采用。 A/D 转换要经过采样 - 保持和量化与编码两步实现。采样 - 保持电路对输入模拟信号抽取样值，并展宽(保持)；量化是对样值脉冲进行分级，编码是将分级后的信号转换成二进制代码。在对模拟信号采样时，必须满足采样定理：采样脉冲的频率 fS 必须大于输入模拟信号最高频率分量的 2 倍。这样才能不失真地恢复出原模拟信号。 DAC 和 ADC 的分辨率和转换精度都与转换器的位数有关，位数越多，分辨率和精度越高。基准电压 VREF 是重要的应用参数，要理解基准电压的作用，尤其是在 A/D 转换中，它的值对量化误差、分辨率都有影响。一般应按器件手册给出的范围确定VREF 值，并且保证输入的模拟电压最大值不大于 VREF 值。 VREF uI R R/2 R R R R R R D2(MSB) CP 1D 1D 1D 1D 1D 1D 1D D1 D0 (LSB) 比较器 寄存器 编码器 编 码 器 二、并联比较型 ADC 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 uI VREF uI R R/2 R R R R R R D2(MSB) CP 1D 1D 1D 1D 1D 1D 1D D1 D0 (LSB) 比较器 寄存器 编码器 编 码 器 1、并联比较型 ADC 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 uI VREF uI R R/2 R R R R R R D2(MSB) CP 1D 1D 1D 1D 1D 1D 1D D1 D0 (LSB) 比较器 寄存器 编码器 编 码 器 1、并联比较型 ADC 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 uI VREF uI R R/2 R R R R R R D2(MSB) CP 1D 1D 1D 1D 1D 1D 1D D1 D0 (LSB) 比较器 寄存器 编码器 编 码 器 1、并联比较型 ADC 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 uI VREF uI R R/2 R R R R R R D2(MSB) CP 1D 1D 1D 1D 1D 1D 1D D1 D0 (LSB) 比较器 寄存器 编码器 编 码 器 1、并联比较型 ADC 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 uI 2. 逐次比较型A/D转换器 　　天平称重过程：砝码（从最重到最轻），依次比较，保留/移去，相加。 　 逐次比较思路：不同的基准电压－－砝码。 　逐次逼近型ADC电路框图 CP D n-1D n-2 D n-3…D1D0 u0 (V) uIuO？ 0 1 0 0… 00 0.5UREF 1（D n-1为1）/0（D n-1为0） 1 D n-1 1 0… 00 0.75/0.25UREF 1（D n-2为1）/0（D n-2为0） 2 D n-1 D n-2 1… 00 … 1（D n-3为1）/0（D n-3为0） … … … … n-1 D n-1D n-2 D n-3…D11 … 1（D 0为1）/0（D 0为0） 基准电压UREF n位A/D转换器 电路由启动脉冲启动后: 　　8位A/D转换器，输入模拟量uI=6.84V， 　　D/A转换器基准电压 UREF=10V。 相对误差仅为0.06%。转换精度取决于位数。 CP D7D6D5D4D3D2D1D0 u0 (V) uIuO 0 5 1 1 7.5 0 2 6.25 1 3 6.875 0 4 6. 5625 1 5 6.71875 1 6 6.796875 1 7 10101