1、1 第第 7章章 D/AD/A和和A/DA/D转换转换 7.2 A/D转换器转换器7.1 D/A转换器转换器2概概 述述A/D转换转换：即即模数模数转换转换（Analog to Digital），由由模拟模拟量转换成数字量的量转换成数字量的过程过程；ADC：模数转模数转换器换器（Analog-Digital Converter）D/A转换转换：即即数模数模转换转换（Digital to Analog），将将数字数字量转换成模拟量的量转换成模拟量的过程过程；DAC：数模转换器数模转换器（Digital-Analog Converter）微机控制系统框图微机控制系统框图7.1 D/A转换器转换器D
2、AC可以可以看成看成：电位计电位计其其输出电平由数输出电平由数字输入控制且与之成比例字输入控制且与之成比例。译码电路译码电路将将给定的二进给定的二进制码译成相应的模拟量的数值制码译成相应的模拟量的数值。数模转换示意图数模转换示意图权权电阻网络电阻网络DACR-2R T型电阻型电阻DACR-2R倒倒T型电阻型电阻DAC权电权电流型流型DAC双双极性输出极性输出DACDAC按照按照译码网络译码网络的的不同不同来分类来分类347.1.1 R-2R T型电阻型电阻D/A转换器转换器R-2R T型电阻型电阻D/A转换器示意图转换器示意图D3D0：4位二进制位二进制输入信号输入信号；S3S0：4个电子模拟
3、开关个电子模拟开关，受，受D3D0的信号控制的信号控制；若若Di=0，Si打打到右边到右边，使与之相串联的，使与之相串联的2R电阻接地电阻接地；若若Di=1，Si打到左边打到左边，使，使2R电阻接基准电阻接基准电压电压UREF。R-2R T型电阻型电阻D/A转换器转换器电路电路的的特点特点：无论无论DAC有多少位，电阻网络中有多少位，电阻网络中只有只有2种种电阻电阻（R和和2R），为为集成电路的设计和制作带来了方便集成电路的设计和制作带来了方便。5 忽略忽略基准电压源基准电压源UREF的的内阻内阻，从，从T型电阻网络的节点（型电阻网络的节点（P0，P1，P2，P3）向左、向右或向下看的等效电阻
4、都等于）向左、向右或向下看的等效电阻都等于2R，则从运算放，则从运算放大器的虚地点大器的虚地点N向左看去，向左看去，T型电阻网络的等效电阻等于型电阻网络的等效电阻等于3R。图图7-4 节点等效电路节点等效电路 当任意一当任意一位位Di=1，其余，其余位位Dj=0时，根时，根据图据图7-4所示的等效电路，可以计算出流所示的等效电路，可以计算出流过该过该2R电阻支路的电流电阻支路的电流 ，并且这部分电流每流进并且这部分电流每流进1个节点时，都会个节点时，都会向另外向另外2个方向分流，分流系数为个方向分流，分流系数为1/2。REF/3iIUR 6当当输入输入D3D0=0001时时：只有只有D0=1（
5、即只有（即只有开关开关S0 接接 UREF，其，其余开关余开关都接地）时，都接地）时，经经S0流出流出的的电流电流 ，它要经过它要经过4个节点个节点的分流才能到达求和放大器。在每一节点处，由于向右和的分流才能到达求和放大器。在每一节点处，由于向右和向下看的等效电阻都是向下看的等效电阻都是2R，所以在每一节点分流时的分流系数都，所以在每一节点分流时的分流系数都是是1/2。因而，流向求和放大器的。因而，流向求和放大器的电流电流 。0REF/3IUR/400/2II 当当输入输入D3D0=0010时时：只有只有D1=1（即只有（即只有开关开关S1 接接 UREF，其，其余开关余开关都接地）时，都接地
6、）时，经经S1流出流出的的电流电流 ，它要它要经过经过3个个节点节点的分流才能到达求和放大器的分流才能到达求和放大器。所以流向。所以流向求和放大器的求和放大器的电电流流 。1REF/3IUR/311/2II 30/22230/1330100/21000/2DDIIDDII ：；：；7/43000/33011/23022/130330001/20010/20100/21000/2DDIIDDIIDDIIDDII ：；：；：；：；当仅有一个当仅有一个D=0时，时，流向流向求和放大器的求和放大器的电流电流:REF/3iIUR 当有多个当有多个D=0时，根据叠加原理，时，根据叠加原理，流向流向求和放大
7、器的求和放大器的电流电流:0123REF0123012343REF401(D2D2D2D2)321D232iiiUIIIIIRUR 32101010=-4REFD D D DUV 例例：，输出输出电压电压:3REFOF40(D2)2iiiUUI R 3210O444(12021202)102.5162UV 输出输出的模拟电压的模拟电压与输入的与输入的数字信数字信号的状态号的状态、位位权权成正比成正比RF=3R8n位位T型电阻网络型电阻网络DAC电路电路的的输出输出电压电压:1REFOF0(D2)2niiniUUI R Umax：D/A转换器的转换器的输出输出电压最大值电压最大值，是，是满满刻度
8、刻度电压电压（FSR，Full Scale Range），转换器转换器的位数越多，该电压越的位数越多，该电压越接近接近基准基准电压电压。Umin：D/A转换器的输出电压转换器的输出电压最最小小值值，是最小输出，是最小输出电压电压（LSB，Least Significant Bit），转换器位数越多，该电压越转换器位数越多，该电压越小小。83210max444(12121212)153.75V162U 3210min444(02020212)10.25V162U 例：例：4位位DAC，UREF=-4V，则对应，则对应1111和和0001，分别有：，分别有：9模模16加法计数器输入的加法计数器输入
9、的4位数据位数据DAC：每每增加一个计数，输出增加一个计数，输出电压增加电压增加0.25V。波形：波形：每个每个连续的模拟连续的模拟输出以输出以0.25V递增，它等递增，它等于于1 LSB。10倒倒T型电阻网络型电阻网络DAC：R-2R T型电阻网络的型电阻网络的输出接输出接至运算放大至运算放大器的同相和反相器的同相和反相2个输入个输入端。端。倒倒T型电阻网络型电阻网络DAC的的特点特点：无论无论输入信号如何变化，流过基输入信号如何变化，流过基准电压源、模拟开关，以及各电阻支路的准电压源、模拟开关，以及各电阻支路的电流均保持恒定电流均保持恒定，电，电路中各节点的路中各节点的电压也保持不变电压也
10、保持不变，这有利于提高，这有利于提高DAC的转换速度。的转换速度。再加上倒再加上倒T型电阻网络型电阻网络DAC电路只有电路只有2种电阻值且便于集成，使种电阻值且便于集成，使其成为目前集成其成为目前集成DAC中中应用最多的转换电路应用最多的转换电路。117.1.2 集成集成D/A转换器转换器1T型电阻网络型电阻网络D/A转换器集成电路转换器集成电路AD7226AD7226：20管脚管脚CMOST型型4路路8位位D/A转换器转换器包括包括：4路带有输入数路带有输入数据锁存和输出缓据锁存和输出缓冲放大器的电压冲放大器的电压输出数模转换器。输出数模转换器。12132D/A转换器集成电路转换器集成电路D
11、AC0832DAC0832组成组成：8位位输入寄存器输入寄存器、8位位DAC寄存器寄存器、8位位DAC；倒倒T型型R-2R电阻网络电阻网络。有有2个可以分别控制的数据寄存器个可以分别控制的数据寄存器，使用灵活，使用灵活，可可根据需要接成不根据需要接成不同的工作方式同的工作方式。使用。使用时须外接运算放大器时须外接运算放大器。若。若运算放大器增益不运算放大器增益不够，还须外加反馈电阻。够，还须外加反馈电阻。14第一第一种种方法方法：使使输入寄存器工作在锁存状态输入寄存器工作在锁存状态，而而DAC寄存器工作在直通状态寄存器工作在直通状态。DAC0832的工作方式的工作方式DAC0832进行进行D/
12、A转换，可以采用两种方法对数据进行锁转换，可以采用两种方法对数据进行锁存存第二种方法第二种方法：使输入寄存器工作在直通状态使输入寄存器工作在直通状态，而而DAC寄存器工作在锁存状态。寄存器工作在锁存状态。15根据芯片内部的根据芯片内部的2个锁存器（个锁存器（8位输入锁存器、位输入锁存器、8位位D/A锁存器）工作状态的不同锁存器）工作状态的不同，DAC0832有有3种工作种工作方式方式：（a）双双缓冲工作方式缓冲工作方式：2个个8位锁存器均处于受控锁存位锁存器均处于受控锁存工作状态；工作状态；先先使输入寄存器接收资料使输入寄存器接收资料，再再控制输入寄存器的输出资料到控制输入寄存器的输出资料到D
13、AC寄存器寄存器，即即分两次锁存输入资料分两次锁存输入资料。此此方式适用于多个方式适用于多个D/A转换同步输出转换同步输出的的情情况况16DAC0832双缓冲工作方式连线图和时序图双缓冲工作方式连线图和时序图17DAC0832有有3种工作种工作方式方式：（b）单单缓冲工作方式缓冲工作方式：2个锁存器中，个锁存器中，1个直通状态，个直通状态，而另一个处于受控锁存而另一个处于受控锁存状态状态；控制控制输入寄器和输入寄器和DAC寄存器同时接寄存器同时接收资料收资料，或者或者只用输入寄存器而把只用输入寄存器而把DAC寄存寄存器接成直通方式器接成直通方式。此此方式适用只有一路方式适用只有一路模拟量输出模
14、拟量输出或或几路模拟量异步输出的情形。几路模拟量异步输出的情形。18DAC0832有有3种工作种工作方式方式：（c）直通直通工作方式工作方式：2个锁存器均处于直通个锁存器均处于直通工作状态；工作状态；不不经两级锁存器锁存，即经两级锁存器锁存，即 CS*，XFER*，WR1*，WR2*均接地，均接地，ILE接高电平接高电平。此此方式适用于连续反馈控制线路和方式适用于连续反馈控制线路和不带微机的控制系统，不过在使用不带微机的控制系统，不过在使用时，必须通过另加时，必须通过另加I/O接口与接口与CPU连接，以匹配连接，以匹配CPU与与D/A转换。转换。19DAC0832的应用举例的应用举例DAC08
15、32实现一次实现一次D/A转换，可以采用下面程序段。设定要转换的数据转换，可以采用下面程序段。设定要转换的数据放在放在1000H单元中。单元中。MOV BX,100HMOV AL,BX;取转换资料取转换资料OUT DX,AL在实际应用中，经常需要用到一个线性增长的电压去控制某一个检测过在实际应用中，经常需要用到一个线性增长的电压去控制某一个检测过程，或者作为扫描电压去控制一个电子束的移动。执行下面的程序段，利程，或者作为扫描电压去控制一个电子束的移动。执行下面的程序段，利用用D/A转换器产生一个锯齿波电压，实现此类控制作用。转换器产生一个锯齿波电压，实现此类控制作用。MOV DX,PORTA;
16、PORTA为为D/A转换器端口地址转换器端口地址MOV AL,OFFH;置初值置初值ROTAT：INC ALOUT DX,AL;往往D/A转换器输出资料转换器输出资料CALL DELP;调用延迟子程序调用延迟子程序JMP ROTATDELY:MOV CX,DATA;置延迟常数置延迟常数DATADELY1:LOOP DELY1RET如果需要一个负向的锯齿波，只要将指令如果需要一个负向的锯齿波，只要将指令INC AL改成改成DEC AL就可以了就可以了。从两个不相关的文件中输出一批从两个不相关的文件中输出一批X-Y资料，驱动资料，驱动X-Y记录仪，或者控制加记录仪，或者控制加工复杂零件的走刀（工复
17、杂零件的走刀（X轴）和进刀（轴）和进刀（Y轴）。这些在控制过程中是很有用的轴）。这些在控制过程中是很有用的。可以编程驱动可以编程驱动X-Y记录仪的记录仪的100点输出，并用软件驱动记录仪的抬笔和放笔点输出，并用软件驱动记录仪的抬笔和放笔控制。控制。207.1.3 D/A转换器的主要参数转换器的主要参数211DAC的转换精度的转换精度（1）分辨率）分辨率是是DAC能够分辨最小电压的能力，它是能够分辨最小电压的能力，它是D/A转换器在理论上所能转换器在理论上所能达到的达到的精度精度；是；是DAC的最小输出电压和最大输出电压之的最小输出电压和最大输出电压之比比；是是指输入数字量最低有效位为指输入数字
18、量最低有效位为1时，对应输出可分辨的电压变化时，对应输出可分辨的电压变化量量1LSB与最大输出与最大输出电压电压Umax之比之比；max1LSB121nU 分分辨辨率率DAC的的输入数字量的输入数字量的位数位数n越大，分辨率越大，分辨率越高，越高，转换时对输入量转换时对输入量的微小变化的反应越灵敏的微小变化的反应越灵敏。在。在实际的集成实际的集成DAC产品的参数表中，产品的参数表中，有时直接有时直接将将2n 或或n作为作为DAC的分辨率的分辨率。例如例如：8位位DAC的分辨率为的分辨率为28或或8位位22（2）转换误差）转换误差 非线性误差非线性误差 比例系数误差比例系数误差 漂移漂移误差误差
19、描述描述DAC输出模拟信号的理论值和实际值之间差别的一个综输出模拟信号的理论值和实际值之间差别的一个综合性指标，这种差值，由转换过程各种误差引起，主要指合性指标，这种差值，由转换过程各种误差引起，主要指静静态误差态误差。23产生的产生的原因：原因：模拟模拟开关的导开关的导通压降通压降不可能绝对为不可能绝对为零零；模拟开关的导通模拟开关的导通电阻不可能电阻不可能绝对为零绝对为零；各导各导通电通电阻阻值值也也未必相同未必相同；电阻电阻网络中的电阻阻值存在偏差，各个网络中的电阻阻值存在偏差，各个电阻支路的电阻偏差及对输出电压的影电阻支路的电阻偏差及对输出电压的影响也不一定相响也不一定相同同；后果：后
20、果：使使DAC理想的线性转换特性变为理想的线性转换特性变为非线性非线性非线性误差非线性误差 非线性误差非线性误差是一种没有一定变化规律的误差，它既不是是一种没有一定变化规律的误差，它既不是常数，也不与输入数字量成比例，通常用偏离理想转换常数，也不与输入数字量成比例，通常用偏离理想转换特性的最大值来表示。特性的最大值来表示。24比例系数误差比例系数误差 产生的产生的原因：原因：参考参考电压电压 UREF的的波动和运算放大器的闭波动和运算放大器的闭环增益偏离理论值环增益偏离理论值；后果：后果：使得使得DAC的每一个模拟输出值都与相应的每一个模拟输出值都与相应的理论值相差同一百分比，即输入的数的理论
21、值相差同一百分比，即输入的数字量越大，输出模拟信号的误差也就越字量越大，输出模拟信号的误差也就越大大比例系数误差比例系数误差是由于是由于DAC实际的比例系数与理想的比实际的比例系数与理想的比例系数之间存在偏差，而引起的输出模拟信号的误差，例系数之间存在偏差，而引起的输出模拟信号的误差，也称为增益误差或斜率误差。也称为增益误差或斜率误差。25漂移漂移误差误差产生的产生的原因：原因：运算放大器运算放大器的零点漂移，它与输入的数的零点漂移，它与输入的数字量字量无关无关；后果：后果：DAC实际的转换特性曲线相对于理想的实际的转换特性曲线相对于理想的转换特性曲线发生了平移（向上或向下）转换特性曲线发生了
22、平移（向上或向下）漂移误差漂移误差是指当输入数字量的所有位都为是指当输入数字量的所有位都为0时，时，DAC的的输出电压与理想情况下的输出电压（应为输出电压与理想情况下的输出电压（应为0）之差。）之差。262DAC的的转换转换速速度度通常通常用用建立时间建立时间tset来来定量描述定量描述DAC的转换速度的转换速度。建立时间建立时间tset是是指从输入的数字量发生突变开始，直到输指从输入的数字量发生突变开始，直到输出电压进入与稳态值相差出电压进入与稳态值相差 LSB范围以内的这段时间范围以内的这段时间输入输入数字量的变化越大，建立时间数字量的变化越大，建立时间越长，所以一般产品说明中给出的越长，
23、所以一般产品说明中给出的都是输入全都是输入全0跳变到全跳变到全1（或从全（或从全1跳跳变到全变到全0）时的建立时间）时的建立时间。低速低速DAC的建立时间大约为的建立时间大约为300s，中速中速DAC的建立时间为的建立时间为10300s，高速高速DAC的建立时间为的建立时间为0.0110s，超高速超高速DAC的建立时间的建立时间小于小于0.01s。T型电阻型电阻网络网络DAC的的建立时间建立时间为为几百几百纳秒纳秒。277.2.1 A/D转换的基本原理转换的基本原理7.2 A/D转换器转换器将模拟信号转换成数字信号时，必须在一系列选定的将模拟信号转换成数字信号时，必须在一系列选定的时间点对输入
24、的模拟信号进行采样，然后再将这些采时间点对输入的模拟信号进行采样，然后再将这些采样值转换为数字量输出样值转换为数字量输出。1.采样采样2.保持保持3.量化量化和和编码编码A/D转换转换过程过程的的3个步骤个步骤：281.采样采样（Sample）采样采样是指周期地采取模拟信号的瞬时值，得到一系列的脉冲样值是指周期地采取模拟信号的瞬时值，得到一系列的脉冲样值。采样周期的长短决定了转换结果的精确度。采样周期的长短决定了转换结果的精确度。采样周期太长将导致采样点太少，采样采样周期太长将导致采样点太少，采样速度快速度快，但会失真；，但会失真；采样周期越短，频率越高，采样点越多，转换结果越精确，但采样周期
25、越短，频率越高，采样点越多，转换结果越精确，但A/D转换需要的时间也越长。转换需要的时间也越长。模拟信号的采样模拟信号的采样U(t)是输入模拟信号是输入模拟信号S(t)是采样输出信号，实质上是一串是采样输出信号，实质上是一串时间上间断的时间上间断的模拟信号模拟信号采样脉冲频率的选择必须满足采样脉冲频率的选择必须满足奈奎斯特采样奈奎斯特采样定理定理s2maxff292保持（保持（Hold）在在连续连续2次采样之间，为了使前一次采样所得信号保持不变，以次采样之间，为了使前一次采样所得信号保持不变，以便量化（数字化）和编码，需要将其保存起来。这就要求在采样便量化（数字化）和编码，需要将其保存起来。这
26、就要求在采样电路后面加上保持电路后面加上保持电路。电路。采样采样/保持电路保持电路303量化和量化和编码编码量化和量化和编码编码是是A/D转换的主要转换的主要阶段阶段，从采样从采样-保持所得电压保持所得电压信号信号（模拟量模拟量），产生，产生数字量的数字量的过程。过程。量化量化：将将采样采样-保持电路的输出信号按照某种保持电路的输出信号按照某种近似方式归并到相应近似方式归并到相应的离散电平上的离散电平上，也就是将，也就是将模拟信号在取值上离散化的过程模拟信号在取值上离散化的过程，离散，离散后的电平称为后的电平称为量化电平量化电平。编码编码：将将量化后的结果（离散电平）量化后的结果（离散电平）用
27、数字代码即二进制数用数字代码即二进制数来表来表示示。单极性单极性模拟信号，一般采用自然二进制编码模拟信号，一般采用自然二进制编码；双双极性模拟信号，通常采用二进制补码。极性模拟信号，通常采用二进制补码。量化量化单位单位（或或S）：）：数字数字量的最低有效位量的最低有效位LSB的的1所代表的模所代表的模拟电压拟电压值。值。在在量化过程中，量化结果（离散电平）量化过程中，量化结果（离散电平）都是都是或或S的的整数整数倍倍。量化误差量化误差（）：）：将将采样电压按一定的等级进行分割，也就是采样电压按一定的等级进行分割，也就是说用近似的方法取值说用近似的方法取值，所所带来带来的的误差。误差。误差误差的
28、大小取决于量化的方法的大小取决于量化的方法。而而各种量化方法中，对模拟量分割的等级越细，则误差越小。各种量化方法中，对模拟量分割的等级越细，则误差越小。只舍不入量化只舍不入量化方式方式 四舍五入四舍五入量化方式量化方式将取样保持信号中不将取样保持信号中不足足1个个的尾数舍去，的尾数舍去，取其原取其原整数整数；最大误差最大误差=当取样保持信号的尾数当取样保持信号的尾数/2时，用舍尾取整时，用舍尾取整法得其量化值；当取样保持信号的尾数法得其量化值；当取样保持信号的尾数/2时，用舍尾入整法得其量化值，这种方法要时，用舍尾入整法得其量化值，这种方法要比第比第1种方法误差要小种方法误差要小；最大误差最大
29、误差=/2327.2.2 常见常见A/D转换的类型转换的类型ADC电路分成直接法和间接法电路分成直接法和间接法2大类大类。直接直接A/D转换转换是将模拟信号直接转换成数字信号。其特点是工作是将模拟信号直接转换成数字信号。其特点是工作速度高，转换精度容易保证，调准也比较方便速度高，转换精度容易保证，调准也比较方便。比较比较典型的有典型的有并行比较型并行比较型A/D转换转换和和逐次逼近型逐次逼近型A/D转换转换。间接间接A/D转换转换是先将模拟信号转换成某一中间变量（时是先将模拟信号转换成某一中间变量（时间或频间或频率）率），然后然后再将中间变量转换成数字量。其特点是工作速度较低，再将中间变量转换
30、成数字量。其特点是工作速度较低，但转换精度可以做得较高，且抗干扰性强，一般在测试仪表中用但转换精度可以做得较高，且抗干扰性强，一般在测试仪表中用的较多的较多。比较比较典型的有典型的有双积分型双积分型A/D转换转换和和电压电压-频率转换型频率转换型A/D转换转换。331并行比较型并行比较型ADC电路电路电路由电路由电阻分压器电阻分压器、电压比较器电压比较器、数码寄存器及编码器数码寄存器及编码器等组成等组成1REF2REF3REF4REF5REF6REF7REF13=161657=1616911=161613=16UUUUUUUUUUUUUU采用的四舍五入量化方式，量化采用的四舍五入量化方式，量化
31、单位单位REF216U 最大最大量化量化误差误差maxREF1=/2=16U 343位并行位并行ADC模拟电压和输出编码转换关系表模拟电压和输出编码转换关系表35并行比较型并行比较型ADC电路电路优点：优点：转换速度最快，一般为转换速度最快，一般为ns级级；由于由于电路中比较器和电路中比较器和D触发器同时兼有采样和保触发器同时兼有采样和保持的功能持的功能，所以所以不需要采样不需要采样保持电路保持电路。缺点缺点：电路电路复杂复杂。对于对于n位位并行比较型并行比较型ADC，它，它需要需要2n个个分压电阻分压电阻、2n 1个比较器个比较器和和2n 1个个D触发器，而且当输出位数每触发器，而且当输出位
32、数每增加增加1位时，元件数目就要增加一倍，它的成本随分辨位时，元件数目就要增加一倍，它的成本随分辨率的提高而迅速增加，转换精度不易做得很高率的提高而迅速增加，转换精度不易做得很高。适用。适用于于高转换速度、低分辨率的场合。高转换速度、低分辨率的场合。362逐次逼近型逐次逼近型ADC电路电路组成组成：逐次逼近逐次逼近寄存器（寄存器（SAR）电压比较器电压比较器逻辑控制逻辑控制电路及内部电路及内部DAC采用的四舍五入量化方式，量化采用的四舍五入量化方式，量化单位单位REF12nU 最大最大量化量化误差误差maxREF11=/2=2nU 37逐次逼近逐次逼近型型ADC电路电路优点：优点：转换原理直观
33、、电路简单、成本低、转换精度转换原理直观、电路简单、成本低、转换精度较高。较高。其转换精度与输出数字量的位数有关，位数越其转换精度与输出数字量的位数有关，位数越多，转换精度越多，转换精度越高高。缺点缺点：工作速度较慢工作速度较慢（完成（完成1次次n位位转换需要转换需要 n+1个个TCP）。工作速度与位数和时间频率有关，位数越少，）。工作速度与位数和时间频率有关，位数越少，时间频率越高，工作速度越时间频率越高，工作速度越快快。适用于适用于高精度、中速高精度、中速以下以下的的场合。场合。387.2.3 集成集成A/D转换器转换器1.A/D转换器集成电路转换器集成电路ADC0809电路电路组成：第一
34、部分是：组成：第一部分是：8选选1模拟开关、地址锁存与译码器。模拟开关、地址锁存与译码器。第二部分是：比较器、第二部分是：比较器、8位逐次逼近寄存器位逐次逼近寄存器SAR、8位树型位树型D/A转换电路（由树状开关和转换电路（由树状开关和256R网络组成）、定时控制逻辑、网络组成）、定时控制逻辑、三态输出锁存器。三态输出锁存器。逐次逼近型逐次逼近型392ADC0809的的工作原理工作原理选择选择模拟模拟开关开关；启动启动A/D转换转换，且且SAR清清零零；逐次比较（比较逐次比较（比较8次）次），若若UINUST，SAR保留保留“1”；若；若UINUST，SAR清零清零；得到得到8个二进制数，个二
35、进制数，发出发出EOC转换结束信号。转换结束信号。256R电阻网络起分压作用，以分辨出电阻网络起分压作用，以分辨出256个二进制数个二进制数。树状树状开关受逐次逼近寄存器（开关受逐次逼近寄存器（SAR）的状态控制）的状态控制。256R电阻网络与树状开关相配合，就能产生与电阻网络与树状开关相配合，就能产生与SAR中二进制数字中二进制数字量相应的反馈模拟电压量相应的反馈模拟电压。403ADC0809的典型连接的典型连接开始开始转换时，转换时，需要在需要在START引脚加一个正脉冲，可以采用引脚加一个正脉冲，可以采用外设外设 信号和地址译码器的端口地址信号经过逻辑电路进行控制信号和地址译码器的端口地
36、址信号经过逻辑电路进行控制。当当A/D转换结束，转换结束，ADC输出一个转换结束信号，由于输出一个转换结束信号，由于ADC0809芯片输出带有三态锁存器，芯片输出带有三态锁存器，ADC的数据输出端可直接的数据输出端可直接与与主机主机（如（如单片机单片机）相连相连。41ADC0809 应用说明应用说明（1）ADC0809 内部带有输出锁存器，可以与内部带有输出锁存器，可以与AT89S51 单单片机直接相连。片机直接相连。（2）初始化时，使初始化时，使START 和和OE信号全为低电平。信号全为低电平。（3）送要转换送要转换的对应通道的对应通道的地址到的地址到A，B，C 端口上。端口上。（4）在在
37、START 端给出一个至少有端给出一个至少有100ns 宽的正脉冲信号。宽的正脉冲信号。（5）是否转换完毕，我们根据是否转换完毕，我们根据EOC 信号来判断。信号来判断。（6）当当EOC变为高电平时，这时给变为高电平时，这时给OE 为高电平，转换的为高电平，转换的数据就输出给单片机了。数据就输出给单片机了。427.2.4 A/D转换器的主要参数转换器的主要参数431ADC的转换精度的转换精度（1）分辨率）分辨率输出输出数字量变化一个最低位所对应的输入模拟量需要变化的量数字量变化一个最低位所对应的输入模拟量需要变化的量。分辨率分辨率常以输出二进制码的位数表示。常以输出二进制码的位数表示。例：例：
38、输入输入模拟电压满量程为模拟电压满量程为5V模拟模拟值值低于低于最小模拟电压最小模拟电压，则转换器无法则转换器无法转换转换8位位ADC可以分辨的最小模拟电压可以分辨的最小模拟电压是是8519.53mV2 12位位ADC可以分辨的最小模拟电压可以分辨的最小模拟电压是是1251.22mV2 ADC位数越多位数越多，量化，量化的阶梯越的阶梯越小小，分辨率分辨率越高。越高。441转换转换精度精度（2）相对精度相对精度在理想转换特性情况下，所有转换点应当在一条直线上。但在理想转换特性情况下，所有转换点应当在一条直线上。但实际并非完全如此实际并非完全如此。相对相对精度是指实际的转换点偏离理想特性的误差。一
39、般用最精度是指实际的转换点偏离理想特性的误差。一般用最低有效位低有效位LSB来表示。来表示。2转换转换速速度度常用转换时间或转换速率来描述转换速度常用转换时间或转换速率来描述转换速度。转换转换时间时间：ADC从接到转换控制信号起，到输出稳定的数字从接到转换控制信号起，到输出稳定的数字量为止所用的时间。时间越短，转换速度越量为止所用的时间。时间越短，转换速度越快快。3转换转换范围范围指可输入的模拟电压范围，即可能转换的最大模拟电压。指可输入的模拟电压范围，即可能转换的最大模拟电压。45第第7章章小结小结1.掌握掌握A/D转换、转换、D/A转换的分类和基本工转换的分类和基本工作原理；作原理；2.掌握集成掌握集成DAC、ADC的基本工作原理、的基本工作原理、主要参数和应用。主要参数和应用。作业：作业：P262：6，7，13，14
