1、链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换第第 6 章数模和模数转换章数模和模数转换 D/A 转换器转换器A/D 转换器转换器本章小结本章小结链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换主要要求：主要要求：了解了解 D/A 转换和转换和 A/D 转换的概念，理解它转换的概念，理解它们的基本工作原理。们的基本工作原理。引引 言言链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换一、数模和模数转换器的作用一、数模和模数转换器的作用 模拟模拟传感器传感器生产过程控制对象生产过程控制对象 A/D转换器转换器数字控制数字控制计算机计算机D/A转换器转换器
2、 执行执行元件元件 由此可见，模拟由此可见，模拟-数字转换器和数字转换器和数字数字-模拟转换器是数模拟转换器是数字系统和模拟系统相互联系的桥梁，是数字系统中不可缺字系统和模拟系统相互联系的桥梁，是数字系统中不可缺少的组成部分。少的组成部分。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换数模转换数模转换是把数字量转换为模拟量的过程。是把数字量转换为模拟量的过程。实现数模转换的电路称为数模转换器。实现数模转换的电路称为数模转换器。Digital-Analog Converter，简称简称 D/A 转换器，转换器，或称或称DAC。模数转换模数转换是把模拟量转换为数字量的过程。是把模拟
3、量转换为数字量的过程。实现模数转换的电路称为模数转换器。实现模数转换的电路称为模数转换器。Analog-Digital Converter，简称简称 A/D 转换器，或转换器，或称称ADC。二、数模和模数转换的概念二、数模和模数转换的概念链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.1 D/A 转换器转换器主要要求：主要要求：理解数模转换的基本原理。理解数模转换的基本原理。了解常用了解常用 D/A 转换器的主要参数。转换器的主要参数。理解常用理解常用 D/A 转换器的电路组成、工作原理、转换器的电路组成、工作原理、特点及应用。特点及应用。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数
4、模和模数转换数模和模数转换模拟开关模拟开关 Si 打向打向 1 1 侧侧时，相应时，相应 2R 支路支路接虚地接虚地；打向打向 0 0 侧侧时，相应时，相应 2R 支路支路接地接地。故无论开关打向哪。故无论开关打向哪一侧，一侧，2R 支路中的电流不变。支路中的电流不变。S0+-uOS1S2S3D3D2D1D0iRFII3I2I1I0VREF2RI02RI12RI22RI30 01 11 11 11 10 00 00 0RRR6.1.1 R-2R 倒倒 T 型电阻网络型电阻网络 D/A 转换器转换器一、电路结构一、电路结构电流电压电流电压转换电路转换电路(简称简称 I/U 转换电路转换电路)倒倒
5、 T 型型电阻网络电阻网络模拟开关模拟开关链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换 从从 A、B、C、D节点向左看去，节点向左看去，各节点对地的等效各节点对地的等效电阻均为电阻均为 R。VREFR 因此，由因此，由 VREF 流出的总电流流出的总电流 I 是固定不变的，其值为是固定不变的，其值为 I=，并且每经过一个节点，电流被分流一半，从数字量高，并且每经过一个节点，电流被分流一半，从数字量高位到低位的电流分别为：位到低位的电流分别为：、。I3=I2I2=I4I1=I8I0=I16二、二、工作原理工作原理 故流入求和运算放大器输入端的总电流故流入求和运算放大器输入端的总
6、电流 i为为 i=I2D3+I24VREF24R(23D3+22D2+21D1+20D0)=I8D1+I16D0I4D2+(23D3+22D2+21D1+20D0)链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换 对于对于 n 位倒位倒 T 形电阻网络形电阻网络 D/A 转换器，则有转换器，则有 故运算放大器的输出电压故运算放大器的输出电压 uO 为为 uO=iF RF=-iRF=-RFVREF24R(23D3+22D2+21D1+20D0)uO=-RFVREF2nR(2n-1 Dn-1+2n-2Dn-2+21D1+20D0)由于倒由于倒 T 形电阻网络形电阻网络 D/A 转换器
7、中各支路的电转换器中各支路的电流恒定不变，直接流入运算放大器的反相输入端，它流恒定不变，直接流入运算放大器的反相输入端，它们之间不存在传输时间差，因而提高了转换速度。们之间不存在传输时间差，因而提高了转换速度。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换电路点评：电路点评：由于倒由于倒 T 型电阻网络中的电阻只有型电阻网络中的电阻只有 R 和和 2R 两两种，因此这两个电阻可以做到精度很高，提高了种，因此这两个电阻可以做到精度很高，提高了转转换精度换精度。又由于各电阻支路都是直接通过电子开关。又由于各电阻支路都是直接通过电子开关与求和运算放大器的同相端或反相端相连，在电子与求
8、和运算放大器的同相端或反相端相连，在电子开关切换过程中各电阻支路中的电流不变，减少了开关切换过程中各电阻支路中的电流不变，减少了电流建立时间，提高了电流建立时间，提高了转换速度转换速度，应用广泛。，应用广泛。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换解：解：4 位倒位倒T型电阻网络型电阻网络D/A转换器的输出电压为：转换器的输出电压为：波形分析举例波形分析举例例例 在倒在倒 T 型电阻网络型电阻网络 D/A 转换器中，设转换器中，设VREF=-10V，R=RF，试分别求出：试分别求出：（1）当输入最小数字量）当输入最小数字量 D3D2D1D0=0001 0001 时，输出时
9、，输出 uo 最小值；最小值；（2）当输入数字量）当输入数字量 D3D2D1D0=1001 1001 时，输出时，输出 uo 值；值；（3）当输入最大数字量）当输入最大数字量 D3D2D1D0=11111111时，输出时，输出 uo 最大值。最大值。uO=iF RF=-iRF=-RFVREF24R(23D3+22D2+21D1+20D0)（2）uo=-(231+220+210+201)=5.625V 42104210（3）uo=UO(max)=-(231+221+211+201)=9.375V4210（1）uo=UO(min)=-(230+220+210+201)=0.625V链接演示文稿主页
10、面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.1.2 D/A 转换器的主要参数转换器的主要参数一、分辨率一、分辨率 由此可见，由此可见，D/A 转换器转换器的位数的位数 n 越多，分辨率越多，分辨率值就越小，能分辨的值就越小，能分辨的最小输出电压值也越小。对于一最小输出电压值也越小。对于一个个 10 位的位的 D/A 转换器，分辨率为转换器，分辨率为 0.000 978。D/A 转换器的最低位有效数字量转换器的最低位有效数字量（00000101）对应对应输出的模拟电压输出的模拟电压 ULSB 与最大数字量与最大数字量（11111111）输出满输出满刻度电压刻度电压 UFSR 的比值。的比值
11、。121FSRLSB nUU分分辨辨率率链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换二、二、转换精度转换精度要获得较高精度的要获得较高精度的 D/A 转换器，应选用低漂移高转换器，应选用低漂移高精度的运算放大器，采用高稳定度的精度的运算放大器，采用高稳定度的 VREF 和选用高分和选用高分辨率的辨率的 D/A 转换器。转换器。指指 D/A 转换器在输入数字信号开始转换到输出转换器在输入数字信号开始转换到输出模拟电压达到稳定值时所需的时间。模拟电压达到稳定值时所需的时间。转换时间越短，转换速度就越高。转换时间越短，转换速度就越高。指指 D/A 转换器输出模拟电压与理转换器输出模
12、拟电压与理论输出模拟电压的最大差值。论输出模拟电压的最大差值。在在 D/A 转换过程中，产生误差的原因很多，常见转换过程中，产生误差的原因很多，常见的原因有运放的零点漂移、电子模拟开关接通时的导的原因有运放的零点漂移、电子模拟开关接通时的导通压降、基准电压通压降、基准电压 VREF 的波动、的波动、R-2R 倒倒 T 形电阻形电阻网络中电阻阻值的误差等。网络中电阻阻值的误差等。三、三、转换时间转换时间链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换 使用时需外接求和运算放大器和基准电压使用时需外接求和运算放大器和基准电压 VREF。6.1.3 集成集成 D/A 转换器的应用举例转
13、换器的应用举例一、集成一、集成 D/A 转换器转换器 AD7520 介绍介绍倒倒 T 型电阻网络型电阻网络电流开关电流开关反馈电阻反馈电阻基准电压基准电压链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换二、应用举例二、应用举例由由 74163 和非门构成的和非门构成的 9 进制计数器的输出端进制计数器的输出端Q0Q1Q2Q3作为作为 AD7520 的数据输入端低的数据输入端低 4 位，高位数据均为位，高位数据均为 0 0。根据根据AD7520的工作原的工作原理，很容易得出其输出理，很容易得出其输出波形。波形。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换 由由 A
14、D7520 构成的阶梯波发生器工作波形如下：构成的阶梯波发生器工作波形如下：链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2 A/D 转换器转换器主要要求：主要要求：理解模数转换的一般过程。理解模数转换的一般过程。了解常用了解常用 A/D 转换器的主要参数。转换器的主要参数。理解常用理解常用A/D转换器的电路组成、工作原理、转换器的电路组成、工作原理、特点及应用。特点及应用。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.1 A/D 转换的一般过程转换的一般过程一、取样一、取样-保持电路保持电路 为了能较好地恢复原来的模拟信号，为了能较好地恢复原来的模
15、拟信号，根据取样定理，要求取样脉冲根据取样定理，要求取样脉冲 uS 的频率的频率 fs 必须大于等于输入模拟信号必须大于等于输入模拟信号 uI 频谱中频谱中最高频率最高频率 fI(max)的的 2 倍，即倍，即 fs 2 fI(max)当取样脉冲当取样脉冲 uS 为高电平时，为高电平时，NMOS管导通，输入电压管导通，输入电压uI 经其对经其对 C 迅速充电，迅速充电，使电容使电容 C 上的电压上的电压 uC 跟随输入电压跟随输入电压 uI 变化，在变化，在 tW 期间期间 uC=uI。当取样脉冲当取样脉冲 uS 为低电平时，为低电平时，NMOS管截止，电容管截止，电容 C 上的电压上的电压
16、uC 在在 TS-tW 期间保持不变，直到下一个取样脉冲到期间保持不变，直到下一个取样脉冲到来。这期间，输出电压来。这期间，输出电压 uO 始终跟随电始终跟随电容容 C 上的电压上的电压 uC 变化。变化。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换 要将取样要将取样-保持电路输出的样值电压变换成保持电路输出的样值电压变换成与其成正比的数字量，还必须对样值电压进行量与其成正比的数字量，还必须对样值电压进行量化，通常用数字信号最低位化，通常用数字信号最低位（LSB）1 1 对应的模对应的模拟电压作为量化单位，用拟电压作为量化单位，用表示。将样值电压变表示。将样值电压变为量化单位
17、整数倍的过程称为为量化单位整数倍的过程称为量化量化。在量化时，样值电压一般不能被在量化时，样值电压一般不能被 整除，非整除，非整数部分的余数被舍去，必然会产生误差，这个整数部分的余数被舍去，必然会产生误差，这个误差称为误差称为量化误差量化误差。A/D 转换器的位数越多，量化单位转换器的位数越多，量化单位越小，则越小，则量化误差也越小量化误差也越小。二、量化与编码二、量化与编码链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.2 并联比较型并联比较型 A/D 转换器转换器 电电阻阻分分压压器器一、电路组成一、电路组成比比较较器器寄寄存存器器优优先先编编码码器器链接演示文稿主页
18、面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.2 并联比较型并联比较型 A/D 转换器转换器 二、工作原理二、工作原理当输入当输入uI (1/15)VREF时，电压比较器时，电压比较器C1C7都输出低电平都输出低电平 0 0，在在CP上升沿到来后，上升沿到来后，FF1FF7被置被置 0 0，这时优先编码器对这时优先编码器对I7=Q7=0进行编码，进行编码，输出输出D2D1D0=000000。uI链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.2 并联比较型并联比较型 A/D 转换器转换器 二、工作原理二、工作原理uI当当(1/15)VREF uI(3/15)VRE
19、F时，只时，只有有C7输出高电平输出高电平1 1，电压比较器电压比较器C1C6都都输出低电平输出低电平0 0，在，在CP上升沿作用下，上升沿作用下，FF7置置1 1，FF1FF6被置被置0 0，这时优先编码器对这时优先编码器对I6=Q6=0进行编码，进行编码，输出输出D2D1D0=001001。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换 依此类推，当输入电压依此类推，当输入电压uI在在0VVREF间变化时，寄存器间变化时，寄存器状态和输出数字量的对应关系如下表所示。状态和输出数字量的对应关系如下表所示。输入模拟电压输入模拟电压uI寄存器状态寄存器状态代码输出代码输出Q1Q2
20、Q3Q4Q5Q6Q7D2D1D00uI(1/15)VREF0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0(1/15)VREFuI(3/15)VREF0 00 00 00 00 00 01 10 00 01 1(3/15)VREFuI(5/15)VREF0 00 00 00 00 01 11 10 01 10 0(5/15)VREFuI(7/15)VREF0 00 00 00 01 11 11 10 01 11 1(7/15)VREFuI(9/15)VREF0 00 00 01 11 11 11 11 10 00 0(9/15)VREFuI(11/15)VREF0 00 01 11
21、 11 11 11 11 10 01 1(11/15)VREFuI(13/15)VREF0 01 11 11 11 11 11 11 11 10 0(13/15)VREFuI VREF1 11 11 11 11 11 11 11 11 11 1链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换电路点评：电路点评：并联比较型并联比较型 A/D 转换器的优点是只需比较一转换器的优点是只需比较一次就可获得输出的数字量，所以转换速度非常高。次就可获得输出的数字量，所以转换速度非常高。缺点是为了实现高精度转换时，需要大量的缺点是为了实现高精度转换时，需要大量的电压比较器和触发器以及复杂的优先
22、编码器，这电压比较器和触发器以及复杂的优先编码器，这导致电路很复杂，成本高。导致电路很复杂，成本高。因此，并联比较型因此，并联比较型 A/D 转换器多用在要求转转换器多用在要求转换速度高、精度要求不高的场合。换速度高、精度要求不高的场合。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.3 双积分型双积分型 A/D 转换器转换器 一、电路组成一、电路组成 积分器是积分器是 A/D 转换器的核心部转换器的核心部分。通过开关分。通过开关 S2 对被测模拟电压对被测模拟电压 uI 和与其极性相反的基准电压和与其极性相反的基准电压-VREF进行进行两次方向相反的积分，时间常数相同，
23、两次方向相反的积分，时间常数相同，均为均为=RC。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.3 双积分型双积分型 A/D 转换器转换器 一、电路组成一、电路组成 检零比较器在积分器之后，用检零比较器在积分器之后，用以检查积分器输出电压以检查积分器输出电压 uO 的过零时的过零时刻。当刻。当 uO 0 时，输出时，输出 uC =0；当；当 uO 0 时，输出时，输出 uC=1。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.3 双积分型双积分型 A/D 转换器转换器 一、电路组成一、电路组成 时钟控制门有两个输时钟控制门有两个输入端，第一个接检零
24、比较入端，第一个接检零比较器的输出器的输出 uC，第二个接标，第二个接标准时钟脉冲源准时钟脉冲源 CP。当。当 uC=1，G打开，计数器对时打开，计数器对时钟脉冲钟脉冲CP 计数；当计数；当 uC=0 时，时，G关闭，计数器停关闭，计数器停止计数。止计数。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.3 双积分型双积分型 A/D 转换器转换器 一、电路组成一、电路组成 当当 n 位二进制计数器计到位二进制计数器计到 2n 个时钟脉冲时，个时钟脉冲时，计数器由计数器由 11111 1 回到回到 00000 0 状态，并送出进位信号状态，并送出进位信号使定时触发器使定时触发
25、器 FFn 置置1 1，即，即 Qn=1 1，开关，开关 S2 接基准接基准电压电压-VREF，计数器由，计数器由 0 0 开始计数，将与输入模拟开始计数，将与输入模拟电压电压 uI 成正比的时间间隔转换成数字量。成正比的时间间隔转换成数字量。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.3 双积分型双积分型 A/D 转换器转换器 二、工作原理二、工作原理转换准备转换准备 转换开始转换开始前，将开关前，将开关S2合上，使电容合上，使电容C充分放电，充分放电，积分器输出积分器输出uo=0，然后打，然后打开开S2，同时在，同时在清零端清零端 RD 加加上低电平，使上低电平，
26、使n 位计数器和位计数器和定时触发器定时触发器FFn 清零。清零。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.3 双积分型双积分型 A/D 转换器转换器 二、工作原理二、工作原理1.第一次积分（取样阶段）第一次积分（取样阶段）在时间在时间 t=0时，将开关时，将开关 S1打到打到 A 侧，侧，us1=+uI，如右，如右侧图（侧图（a）所示。）所示。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.3 双积分型双积分型 A/D 转换器转换器 二、工作原理二、工作原理1.第一次第一次 积分（取样阶段）积分（取样阶段）积分器开积分器开始对输入模拟始对输入
27、模拟电压电压+uI 进行进行积分，积分，+uI 经经电阻电阻 R 对电容对电容C 充电。由于充电。由于+uI 在在 0t1 时时间内为恒定值，间内为恒定值，积分器输出电积分器输出电压压 uo 随时间线随时间线性下降，如右性下降，如右图图(b)中中段所段所示。示。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.3 双积分型双积分型 A/D 转换器转换器 二、工作原理二、工作原理 对应右图对应右图(b)中中段输出电段输出电压压uo0，比较，比较器输出器输出uc=1，如，如右图（右图（c）所示。）所示。1.第一次第一次 积分（取样阶段）积分（取样阶段）此时，时钟此时，时钟控制门
28、控制门G 打开，打开，n 位计数器由位计数器由0开始对周期为开始对周期为TCP的时钟信的时钟信号进行计数。号进行计数。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.3 双积分型双积分型 A/D 转换器转换器 二、工作原理二、工作原理 在时间在时间t=t1时，计满时，计满2n个时个时钟脉冲钟脉冲CP，计，计数器则由全数器则由全1变变为全为全0，Qn-1端输端输出负跃变的进位出负跃变的进位信号，信号，FFn由由0状状态变为态变为1状态，状态，使开关使开关S1由由A侧侧打到打到B侧，侧，uS1=-VREF，如右图，如右图(a)所示。第一次积所示。第一次积分结束。分结束。1.第
29、一次第一次 积分（取样阶段）积分（取样阶段）链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.3 双积分型双积分型 A/D 转换器转换器 二、工作原理二、工作原理 在在t1时刻积时刻积分器输出电压分器输出电压uo=|-UP|，也为，也为电容电容C上的电压。上的电压。第一次积分的时第一次积分的时间间T1为为T1=2nTCP可见可见T1为常数，为常数，同时同时R和和C为固为固定值，因此积分定值，因此积分器输出电压器输出电压uo=|-UP|的大小与的大小与输入模拟电压输入模拟电压uI成正比。成正比。1.第一次第一次 积分（取样阶段）积分（取样阶段）链接演示文稿主页面第第 6 章章
30、 数模和模数转换数模和模数转换6.2.3 双积分型双积分型 A/D 转换器转换器 二、工作原理二、工作原理 开关开关S1由由A侧打侧打到到B侧时，积分器侧时，积分器开始对基准电压开始对基准电压 -VREF进行反向积分，进行反向积分，电容电容C经电阻经电阻R放电，放电，放电起始电压为此放电起始电压为此时积分器的输出电时积分器的输出电压压uo=|-UP|，这时积，这时积分器输出分器输出uo0，比，比较器输出较器输出uC=1，时，时钟控制门钟控制门G门打开，门打开，计数器又从计数器又从0开始计开始计数。数。2.第二次积分（比较阶段）第二次积分（比较阶段）链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转
31、换数模和模数转换6.2.3 双积分型双积分型 A/D 转换器转换器 二、工作原理二、工作原理 由于由于-VREF在在t1t2 时间内时间内为恒定值（如为恒定值（如右图（右图（a）所）所示），为电容示），为电容C放电提供了恒放电提供了恒定电流定电流i C，积，积分器输出电压分器输出电压uo由由|-UP|线性上升，线性上升，如右图（如右图（b）中）中段所示。段所示。2.第二次第二次 积分（比较阶段）积分（比较阶段）链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.3 双积分型双积分型 A/D 转换器转换器 二、工作原理二、工作原理 在时间在时间 t=t2时，时，C 放电完毕，放
32、电完毕，积分器输出电压积分器输出电压uo上升到上升到0，比较，比较器输出器输出uc由由1变为变为0，时钟控制门，时钟控制门G关闭，计数器停关闭，计数器停止计数，这时的止计数，这时的计数值为计数值为N，第，第二次积分结束。二次积分结束。第二次积分时间第二次积分时间T2为：为：T2=NTCP2.第二次第二次 积分（比较阶段）积分（比较阶段）链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.3 双积分型双积分型 A/D 转换器转换器 二、工作原理二、工作原理 由于由于-VREF、R和和C都为恒定值，都为恒定值，所以第二次积分的所以第二次积分的时间时间T2取决于取决于|-UP|的大
33、小，在的大小，在T2时间时间内计数器中的数字内计数器中的数字量量N与与|-UP|成正比，成正比，因此输出的数字量因此输出的数字量与输入的模拟电压与输入的模拟电压uI成正比，从而实成正比，从而实现了模拟量到数字现了模拟量到数字量的转换。量的转换。2.第二次第二次 积分（比较阶段）积分（比较阶段）链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换电路点评：电路点评：双积分型双积分型 A/D 转换器在第一次积分时间转换器在第一次积分时间T1内，对输内，对输入模拟电压进行积分时，存在于输入信号中的干扰已被入模拟电压进行积分时，存在于输入信号中的干扰已被积分器滤除掉，因此双积分型积分器滤除掉
34、，因此双积分型A/D转换器具有很强的抗转换器具有很强的抗干扰能力、工作稳定。干扰能力、工作稳定。同时，在前后两次积分过程中，采用了具有相同时间同时，在前后两次积分过程中，采用了具有相同时间常数常数 RC 的同一个积分器，因此，的同一个积分器，因此，R、C参数的变化对转换参数的变化对转换精度的影响可以忽略不计，所以转换精度高，电路也比较精度的影响可以忽略不计，所以转换精度高，电路也比较简单。简单。它的主要缺点是完成一次转换需要进行两次积分，因它的主要缺点是完成一次转换需要进行两次积分，因此转换速度较低。但由于优点十分突出，在对转换精度要此转换速度较低。但由于优点十分突出，在对转换精度要求比较高，
35、转换速度要求较低的场合获得了广泛应用。求比较高，转换速度要求较低的场合获得了广泛应用。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.4 A/D 转换器的主要参数转换器的主要参数 一、分辨率一、分辨率指指 A/D 转换器输出数字量的最低位转换器输出数字量的最低位（LSB）变化一个数码时，对应输入模拟电）变化一个数码时，对应输入模拟电压的变化量。压的变化量。例如例如 最大输出电压为最大输出电压为 5V 的的 10 位位 A/D 转换器的分转换器的分辨率为辨率为 5V/210=4.88 mV 分辨率也可用分辨率也可用 A/D 转换器的位数表示。位数越转换器的位数表示。位数越多
36、，能分辨的最小模拟电压值就越小，分辨能力也越多，能分辨的最小模拟电压值就越小，分辨能力也越高。高。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换指指 A/D 转换器转换器实际输出的数字量与理论输出数字量实际输出的数字量与理论输出数字量之间的差值。之间的差值。二、二、相对精度相对精度三、转换速度三、转换速度例如例如 相对误差相对误差（1/2）LSB，即说明实际输出数字量，即说明实际输出数字量 和理想上得到的输出数字量之间的误差不大于最低和理想上得到的输出数字量之间的误差不大于最低 位位 1 的一半。的一半。转换速度是指转换速度是指 A/D 转换器完成一次转换所需的时转换器完成一次
37、转换所需的时间，即从接到转换控制信号开始到输出端得到稳定数字间，即从接到转换控制信号开始到输出端得到稳定数字量所需的时间。转换时间越小，转换速度越高。量所需的时间。转换时间越小，转换速度越高。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.5 集成集成 A/D 转换器的应用举例转换器的应用举例 7106 是双积分型是双积分型 A/D 转换转换器，它将数字电路和模拟电路器，它将数字电路和模拟电路集成在一块芯片上，具有输入集成在一块芯片上，具有输入阻抗高，功耗低，抗干扰能力阻抗高，功耗低，抗干扰能力强，转换精度高等优点。可直强，转换精度高等优点。可直接驱动液晶显示器。接驱动液
38、晶显示器。一、集成一、集成A/D转换器转换器7106介绍介绍链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.5 集成集成A/D 转换器的应用举例转换器的应用举例 一、集成一、集成 A/D 转换器转换器 7106 介绍介绍 7106的主要引脚功能的主要引脚功能a1g1、a2g2、a3g3个位、十位、个位、十位、百位笔段驱动端；百位笔段驱动端；bc4千位千位b、c笔段驱动端；笔段驱动端；BP液晶显示器背面公共电极；液晶显示器背面公共电极；PM负极性显示输出端；负极性显示输出端；VREF+和和VREF-基准电压输入端；基准电压输入端；BUF缓冲器输出端；缓冲器输出端；INT积分
39、输出端；积分输出端；AZ外接自动调零电容；外接自动调零电容；OSC1OSC3时钟振荡器外接电阻电时钟振荡器外接电阻电容端；容端；COM模拟信号输入公共地；模拟信号输入公共地；TEST数字逻辑电路公共地；数字逻辑电路公共地；IN+和和IN-被测模拟电压被测模拟电压UIN的输入端；的输入端；链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.5 集成集成A/D 转换器的应用举例转换器的应用举例 二、应用举例二、应用举例+9V 由集成由集成 A/D 转换器转换器7106 构成的构成的3位半数位半数字电压表。字电压表。VDD和和VEE间接间接9V直直流电源，量程为流电源，量程为200
40、mV、2V，相应显，相应显示最大数字为示最大数字为199.9mV和和1.999V。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换6.2.5 集成集成A/D 转换器的应用举例转换器的应用举例 二、应用举例二、应用举例+9V 7106内部电路将内部电路将输入被测模拟电压转输入被测模拟电压转换为换为8421BCD码，再码，再通过译码器转换成驱通过译码器转换成驱动个位、十位、百位动个位、十位、百位液晶显示的笔段来显液晶显示的笔段来显示被测电压值。示被测电压值。由集成由集成A/D转换器转换器7106 构成的构成的3位半数位半数字电压表。字电压表。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模
41、数转换数模和模数转换D/A 转换器是将输入的二进制数字信息转换为与转换器是将输入的二进制数字信息转换为与之成正比的模拟电压。之成正比的模拟电压。R-2R 倒倒 T 形电阻网络形电阻网络 D/A 转换器的优点是使用电阻种类少，精度高，转换器的优点是使用电阻种类少，精度高，转换速度快转换速度快,便于集成化。便于集成化。本本 章章 小小 结结链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换A/D 转换是将输入的模拟电压转换为与之成转换是将输入的模拟电压转换为与之成正比的二进制数字信息。正比的二进制数字信息。A/D 转换器分直接转换器分直接转换和间接转换两种。直接转换速度快，比转换和间接
42、转换两种。直接转换速度快，比如如并联比较型并联比较型 A/D 转换器，通常用于高速度转换器，通常用于高速度转换场合；间接转换速度慢，如双积分型转换场合；间接转换速度慢，如双积分型A/D 转换器，但其抗干扰能力强、工作稳定，转换器，但其抗干扰能力强、工作稳定，转换精度高，在转换速度要求不高的场合使转换精度高，在转换速度要求不高的场合使用广泛。用广泛。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换A/D 转换要经过取样、保持、量化与编码四个转换要经过取样、保持、量化与编码四个步骤实现步骤实现。前两个步骤在取样。前两个步骤在取样-保持电路中完保持电路中完成，后两个步骤在成，后两个步骤在 A/D 转换器中完成。转换器中完成。链接演示文稿主页面第第 6 章章 数模和模数转换数模和模数转换D/A 转换器和转换器和 A/D 转换器的主要参数是转换转换器的主要参数是转换精度和转换速度。精度和转换速度。在与数字系统连接后，整在与数字系统连接后，整个系统的精度与速度取决于个系统的精度与速度取决于 D/A 和和 A/D 转换转换器精度和速度。目前器精度和速度。目前 D/A 转换器和转换器和 A/D 转换转换器正朝着高速度、高分辨率、低功耗、便于器正朝着高速度、高分辨率、低功耗、便于与微型计算机连接的方向发展。与微型计算机连接的方向发展。
