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1、会计学1模数模数AD与数模与数模DA 转换器转换器27.2.3 逐次逼近型ADC 7.2.4 双积分型ADC 7.2.5 ADC的主要指标 7.2.6 集成ADC电路介绍 小结第1页/共38页3n数数/模及模模及模/数转换是联系模拟量和数字量的重要桥梁和纽带，是生产过程与数字系统相结合不可缺少的部分。鉴于其重要性，数数转换是联系模拟量和数字量的重要桥梁和纽带，是生产过程与数字系统相结合不可缺少的部分。鉴于其重要性，数/模及模模及模/数转换技术发展非常迅速数转换技术发展非常迅速,特别是大规模的特别是大规模的A/DA/D、D/AD/A集成电路集成电路,已经成为各类数字设备及计算机的重要输入输出接口
2、电路。已经成为各类数字设备及计算机的重要输入输出接口电路。n本章主要介绍数本章主要介绍数/模转换和模模转换和模/数转换的基本原理及其基本电路，并简单介绍几种常用的集成数转换的基本原理及其基本电路，并简单介绍几种常用的集成D/AD/A、A/DA/D电路。电路。内容介绍内容介绍第2页/共38页44本章要点：本章要点：本章要点：本章要点：n n权电阻和权电流网络权电阻和权电流网络权电阻和权电流网络权电阻和权电流网络DACDACDACDAC的工作原理及特点。的工作原理及特点。的工作原理及特点。的工作原理及特点。n n倒倒倒倒T T T T型电阻网络型电阻网络型电阻网络型电阻网络DACDACDACDAC
3、的电路结构、工作原理及特点，掌握输的电路结构、工作原理及特点，掌握输的电路结构、工作原理及特点，掌握输的电路结构、工作原理及特点，掌握输入数字量与输出模拟量的对应关系。入数字量与输出模拟量的对应关系。入数字量与输出模拟量的对应关系。入数字量与输出模拟量的对应关系。n n熟悉采样、保持和量化、编码的概念。熟悉采样、保持和量化、编码的概念。熟悉采样、保持和量化、编码的概念。熟悉采样、保持和量化、编码的概念。n n并联比较型并联比较型并联比较型并联比较型ADCADCADCADC的电路结构、工作原理及特点，掌握其量化的电路结构、工作原理及特点，掌握其量化的电路结构、工作原理及特点，掌握其量化的电路结构
4、、工作原理及特点，掌握其量化方法。方法。方法。方法。n n逐次逼近型逐次逼近型逐次逼近型逐次逼近型ADCADCADCADC和双积分型和双积分型和双积分型和双积分型ADCADCADCADC的电路结构、工作原理及特的电路结构、工作原理及特的电路结构、工作原理及特的电路结构、工作原理及特点。掌握输入模拟量与输出数字量的对应关系。点。掌握输入模拟量与输出数字量的对应关系。点。掌握输入模拟量与输出数字量的对应关系。点。掌握输入模拟量与输出数字量的对应关系。n n了解了解了解了解DACDACDACDAC和和和和ADCADCADCADC主要技术参数的意义。主要技术参数的意义。主要技术参数的意义。主要技术参数
5、的意义。7.1 7.1 7.1 7.1 数数数数/模转换器模转换器模转换器模转换器(DAC)(DAC)(DAC)(DAC)DACDACDACDAC就其实质来讲，相当于一个译码器，该电路能够将就其实质来讲，相当于一个译码器，该电路能够将就其实质来讲，相当于一个译码器，该电路能够将就其实质来讲，相当于一个译码器，该电路能够将按二进制、十进制或其他方式编码的数字信号，转换按二进制、十进制或其他方式编码的数字信号，转换按二进制、十进制或其他方式编码的数字信号，转换按二进制、十进制或其他方式编码的数字信号，转换(或翻或翻或翻或翻译译译译)成与该数字信号成正比的模拟信号，并以电压成与该数字信号成正比的模拟
6、信号，并以电压成与该数字信号成正比的模拟信号，并以电压成与该数字信号成正比的模拟信号，并以电压(或电流或电流或电流或电流)的形式输出。的形式输出。的形式输出。的形式输出。第3页/共38页557.1.1 DAC7.1.1 DAC7.1.1 DAC7.1.1 DAC原理原理原理原理D/AD/AD/AD/A转换器的一般原理框图如图转换器的一般原理框图如图转换器的一般原理框图如图转换器的一般原理框图如图7.1.17.1.17.1.17.1.1所示。所示。所示。所示。图7.1.1 D/A转换器的一般原理框图第4页/共38页667.1.2 DAC7.1.2 DAC7.1.2 DAC7.1.2 DAC的主要
7、技术指标的主要技术指标的主要技术指标的主要技术指标n n1.1.1.1.分辨率分辨率分辨率分辨率n n分辨率是指输入数字量中最低位分辨率是指输入数字量中最低位分辨率是指输入数字量中最低位分辨率是指输入数字量中最低位(LSB)D0(LSB)D0(LSB)D0(LSB)D0变化所引起的输出电压变化变化所引起的输出电压变化变化所引起的输出电压变化变化所引起的输出电压变化量与满刻度输出电压之比。量与满刻度输出电压之比。量与满刻度输出电压之比。量与满刻度输出电压之比。n n2.2.2.2.转换误差转换误差转换误差转换误差n n转换误差是指转换误差是指转换误差是指转换误差是指D/AD/AD/AD/A转换器
8、实际输出与理论值之间的误差。该误差的产转换器实际输出与理论值之间的误差。该误差的产转换器实际输出与理论值之间的误差。该误差的产转换器实际输出与理论值之间的误差。该误差的产生有多方面的因素，包括基准电压偏离标准值、生有多方面的因素，包括基准电压偏离标准值、生有多方面的因素，包括基准电压偏离标准值、生有多方面的因素，包括基准电压偏离标准值、D/AD/AD/AD/A的增益误差、运的增益误差、运的增益误差、运的增益误差、运算放大器的零点漂移、线性误差和噪声等引起的误差。算放大器的零点漂移、线性误差和噪声等引起的误差。算放大器的零点漂移、线性误差和噪声等引起的误差。算放大器的零点漂移、线性误差和噪声等引
9、起的误差。n n3.3.3.3.建立时间建立时间建立时间建立时间n n它是指从送入数字信号起，到输出电流或电压达到稳态值所需要的它是指从送入数字信号起，到输出电流或电压达到稳态值所需要的它是指从送入数字信号起，到输出电流或电压达到稳态值所需要的它是指从送入数字信号起，到输出电流或电压达到稳态值所需要的时间。有时也将输入数据变化量是满度值时间。有时也将输入数据变化量是满度值时间。有时也将输入数据变化量是满度值时间。有时也将输入数据变化量是满度值(输入由全输入由全输入由全输入由全0 0 0 0变为全变为全变为全变为全1 1 1 1或全或全或全或全1 1 1 1变为全变为全变为全变为全0)0)0)0
10、)时，其输出模拟量达到距终值时所需的时间作为输出建立时，其输出模拟量达到距终值时所需的时间作为输出建立时，其输出模拟量达到距终值时所需的时间作为输出建立时，其输出模拟量达到距终值时所需的时间作为输出建立时间，也称转换时间。时间，也称转换时间。时间，也称转换时间。时间，也称转换时间。n n4.4.4.4.非线性误差非线性误差非线性误差非线性误差n n非线性误差是一种没有一定变化规律的误差，一般用在满刻度范围非线性误差是一种没有一定变化规律的误差，一般用在满刻度范围非线性误差是一种没有一定变化规律的误差，一般用在满刻度范围非线性误差是一种没有一定变化规律的误差，一般用在满刻度范围内，偏离理想的转移
11、特性的最大值来表示。造成非线性误差的原因内，偏离理想的转移特性的最大值来表示。造成非线性误差的原因内，偏离理想的转移特性的最大值来表示。造成非线性误差的原因内，偏离理想的转移特性的最大值来表示。造成非线性误差的原因较多，如电路中各模拟开关存在不同的导通电压和导通电阻，以及较多，如电路中各模拟开关存在不同的导通电压和导通电阻，以及较多，如电路中各模拟开关存在不同的导通电压和导通电阻，以及较多，如电路中各模拟开关存在不同的导通电压和导通电阻，以及不同的开关压降。又如，在电阻译码网络中，每个支路上电阻误差不同的开关压降。又如，在电阻译码网络中，每个支路上电阻误差不同的开关压降。又如，在电阻译码网络中
12、，每个支路上电阻误差不同的开关压降。又如，在电阻译码网络中，每个支路上电阻误差不同，不同位置上的电阻的误差对输出电压的影响也不相同，都将不同，不同位置上的电阻的误差对输出电压的影响也不相同，都将不同，不同位置上的电阻的误差对输出电压的影响也不相同，都将不同，不同位置上的电阻的误差对输出电压的影响也不相同，都将导致非线性误差的产生。导致非线性误差的产生。导致非线性误差的产生。导致非线性误差的产生。第5页/共38页77.1.3 7.1.3 7.1.3 7.1.3 权电阻网络权电阻网络权电阻网络权电阻网络DACDACDACDAC N N N N位权电阻位权电阻位权电阻位权电阻DACDACDACDAC
13、的原理框图如图的原理框图如图的原理框图如图的原理框图如图7.1.27.1.27.1.27.1.2所示，它由权电阻网络、模拟开关和求所示，它由权电阻网络、模拟开关和求所示，它由权电阻网络、模拟开关和求所示，它由权电阻网络、模拟开关和求和放大器三部分组成。和放大器三部分组成。和放大器三部分组成。和放大器三部分组成。图7.1.2 N位权电阻D/A转换器原理图第6页/共38页8运算放大器的输出电压为：运算放大器的输出电压为：运算放大器的输出电压为：运算放大器的输出电压为：n n 运算放大器的输出电压为：运算放大器的输出电压为：即运算放大器的输出电压即运算放大器的输出电压与二进制数字量成正比。与二进制数
14、字量成正比。第7页/共38页9图图7.1.3 T型解码网络型解码网络图图7.1.4 7.1.4 节点节点2 2的等效电路的等效电路7.1.4 T7.1.4 T7.1.4 T7.1.4 T型解码网络型解码网络型解码网络型解码网络DACDACDACDAC第8页/共38页10n nT T T T型解码网络有以下两个特点。一是如果从最左端的节点型解码网络有以下两个特点。一是如果从最左端的节点型解码网络有以下两个特点。一是如果从最左端的节点型解码网络有以下两个特点。一是如果从最左端的节点开始，依次求开始，依次求开始，依次求开始，依次求n-1n-1n-1n-1，n-2n-2n-2n-2，3333，2 2
15、2 2，l l l l，0 0 0 0每一节点的左视每一节点的左视每一节点的左视每一节点的左视等效电阻等效电阻等效电阻等效电阻(不包括该节点下的不包括该节点下的不包括该节点下的不包括该节点下的2R2R2R2R电阻电阻电阻电阻)，都等于，都等于，都等于，都等于2R2R2R2R。例如：。例如：。例如：。例如：（n-2n-2n-2n-2）节点向左看的等效电阻）节点向左看的等效电阻）节点向左看的等效电阻）节点向左看的等效电阻RLRLRLRL2R2R2R2R和和和和2R2R2R2R的并联与的并联与的并联与的并联与R R R R串串串串联，其值为联，其值为联，其值为联，其值为2R2R2R2R。由于电路对称
16、，故反过来看各节点的右。由于电路对称，故反过来看各节点的右。由于电路对称，故反过来看各节点的右。由于电路对称，故反过来看各节点的右视等效电阻也都等于视等效电阻也都等于视等效电阻也都等于视等效电阻也都等于2R2R2R2R。因此，当研究任意节点时，可。因此，当研究任意节点时，可。因此，当研究任意节点时，可。因此，当研究任意节点时，可得到如图得到如图得到如图得到如图7.1.47.1.47.1.47.1.4所示的等效电路所示的等效电路所示的等效电路所示的等效电路(在此以节点在此以节点在此以节点在此以节点2 2 2 2为例为例为例为例)。n nT T T T型解码网络的另一特点是：从最右端的节点型解码网
17、络的另一特点是：从最右端的节点型解码网络的另一特点是：从最右端的节点型解码网络的另一特点是：从最右端的节点0 0 0 0开始，每开始，每开始，每开始，每向左移一个节点，电压便被分成一半。二进制的位数越向左移一个节点，电压便被分成一半。二进制的位数越向左移一个节点，电压便被分成一半。二进制的位数越向左移一个节点，电压便被分成一半。二进制的位数越低，在负载低，在负载低，在负载低，在负载RLRLRLRL上形成的压降越小，以致负载上形成的压降越小，以致负载上形成的压降越小，以致负载上形成的压降越小，以致负载RLRLRLRL上的压降上的压降上的压降上的压降大小与该位二进制数的权成正比，从而实现了数字量大
18、小与该位二进制数的权成正比，从而实现了数字量大小与该位二进制数的权成正比，从而实现了数字量大小与该位二进制数的权成正比，从而实现了数字量-模模模模拟量的转换。拟量的转换。拟量的转换。拟量的转换。若数字量各位数码用若数字量各位数码用b bi i表示，对于表示，对于n n位的位的T T型电阻网络型电阻网络DACDAC的等效输出电压可写成：的等效输出电压可写成：(7.1.7)(7.1.7)第9页/共38页117.1.5 7.1.5 7.1.5 7.1.5 权电流型权电流型权电流型权电流型DACDACDACDAC图图7.1.5 7.1.5 权电流型权电流型D/AD/A转换器转换器 (7.1.9)(7.
19、1.9)第10页/共38页127.1.5 7.1.5 7.1.5 7.1.5 权电流型权电流型权电流型权电流型DACDACDACDAC图图7.1.6 7.1.6 权电流型权电流型D/AD/A转换器中的恒流源转换器中的恒流源第11页/共38页137.1.5 7.1.5 7.1.5 7.1.5 权电流型权电流型权电流型权电流型DACDACDACDAC图图7.1.7 7.1.7 利用倒利用倒T T型电阻网络的实用权电流型电阻网络的实用权电流D/AD/A转换器转换器第12页/共38页147.1.5 7.1.5 7.1.5 7.1.5 权电流型权电流型权电流型权电流型DACDACDACDACn n对于输
20、入为对于输入为对于输入为对于输入为n n n n位二进制数码的这种电路结构的位二进制数码的这种电路结构的位二进制数码的这种电路结构的位二进制数码的这种电路结构的D/AD/AD/AD/A转换器，转换器，转换器，转换器，输出电压的计算公式可写成输出电压的计算公式可写成输出电压的计算公式可写成输出电压的计算公式可写成(7.1.12)第13页/共38页157.1.5 7.1.5 7.1.5 7.1.5 权电流型权电流型权电流型权电流型DACDACDACDAC图图7.1.8 DAC08087.1.8 DAC0808的电路结构框图的电路结构框图第14页/共38页167.1.5 7.1.5 7.1.5 7.
21、1.5 权电流型权电流型权电流型权电流型DACDACDACDAC图7.1.9 DAC0808的典型应用第15页/共38页177.1.6 7.1.6 7.1.6 7.1.6 典型典型典型典型D/AD/AD/AD/A介绍介绍介绍介绍图图7.1.10 DAC08327.1.10 DAC0832功能示意图功能示意图第16页/共38页187.1.6 7.1.6 7.1.6 7.1.6 典型典型典型典型D/AD/AD/AD/A介绍介绍介绍介绍图图7.1.11 DAC08327.1.11 DAC0832的外引线排列图的外引线排列图第17页/共38页197.2 7.2 7.2 7.2 模模模模/数转换器数转换
22、器数转换器数转换器(ADC)(ADC)(ADC)(ADC)n nADCADCADCADC是一种根据输入模拟量的大小，给出串行或并行数字是一种根据输入模拟量的大小，给出串行或并行数字是一种根据输入模拟量的大小，给出串行或并行数字是一种根据输入模拟量的大小，给出串行或并行数字输出的电路。其一般方框图如图输出的电路。其一般方框图如图输出的电路。其一般方框图如图输出的电路。其一般方框图如图7.2.17.2.17.2.17.2.1所示。所示。所示。所示。图图7.2.1 A/D7.2.1 A/D转换器的一般框图转换器的一般框图第18页/共38页207.2 7.2 7.2 7.2 模模模模/数转换器数转换器
23、数转换器数转换器(ADC)(ADC)(ADC)(ADC)模拟信号在时间和幅度上都是连续的，而数字信号在时间模拟信号在时间和幅度上都是连续的，而数字信号在时间模拟信号在时间和幅度上都是连续的，而数字信号在时间模拟信号在时间和幅度上都是连续的，而数字信号在时间上和幅度上都是离散的，因此，要实现模拟信号与数字信上和幅度上都是离散的，因此，要实现模拟信号与数字信上和幅度上都是离散的，因此，要实现模拟信号与数字信上和幅度上都是离散的，因此，要实现模拟信号与数字信号的转换，首先要对模拟信号进行时间上的离散化，在时号的转换，首先要对模拟信号进行时间上的离散化，在时号的转换，首先要对模拟信号进行时间上的离散化
24、，在时号的转换，首先要对模拟信号进行时间上的离散化，在时间上进行周期取样，使它变成一系列断续脉冲；然后在幅间上进行周期取样，使它变成一系列断续脉冲；然后在幅间上进行周期取样，使它变成一系列断续脉冲；然后在幅间上进行周期取样，使它变成一系列断续脉冲；然后在幅度上进行量化取整，即用有限个幅度值来表示脉冲的幅度度上进行量化取整，即用有限个幅度值来表示脉冲的幅度度上进行量化取整，即用有限个幅度值来表示脉冲的幅度度上进行量化取整，即用有限个幅度值来表示脉冲的幅度值；最后用二进制代码来表示量化后的幅度大小。值；最后用二进制代码来表示量化后的幅度大小。值；最后用二进制代码来表示量化后的幅度大小。值；最后用二
25、进制代码来表示量化后的幅度大小。n n输入端的多路模拟转换器起着模拟开关的作用，通过它控输入端的多路模拟转换器起着模拟开关的作用，通过它控输入端的多路模拟转换器起着模拟开关的作用，通过它控输入端的多路模拟转换器起着模拟开关的作用，通过它控制制制制N N N N个输入模拟信号按次序接到转换电路上，进行个输入模拟信号按次序接到转换电路上，进行个输入模拟信号按次序接到转换电路上，进行个输入模拟信号按次序接到转换电路上，进行A/DA/DA/DA/D转换。转换。转换。转换。n n由于在数字通信、数字信号处理、数字测量系统以及微型由于在数字通信、数字信号处理、数字测量系统以及微型由于在数字通信、数字信号处
26、理、数字测量系统以及微型由于在数字通信、数字信号处理、数字测量系统以及微型计算机中都要用到计算机中都要用到计算机中都要用到计算机中都要用到A/DA/DA/DA/D转换器，而它们的用途和要求又各不转换器，而它们的用途和要求又各不转换器，而它们的用途和要求又各不转换器，而它们的用途和要求又各不相同，因此相同，因此相同，因此相同，因此ADCADCADCADC的种类繁多，每种的种类繁多，每种的种类繁多，每种的种类繁多，每种ADCADCADCADC都是一个复杂的电路，都是一个复杂的电路，都是一个复杂的电路，都是一个复杂的电路，其中往往包括逻辑门，集成触发器、移位寄存器、计数器、其中往往包括逻辑门，集成触
27、发器、移位寄存器、计数器、其中往往包括逻辑门，集成触发器、移位寄存器、计数器、其中往往包括逻辑门，集成触发器、移位寄存器、计数器、比较器等。本章仅介绍几种常用的比较器等。本章仅介绍几种常用的比较器等。本章仅介绍几种常用的比较器等。本章仅介绍几种常用的ADCADCADCADC。第19页/共38页217.2.1 7.2.1 7.2.1 7.2.1 并联比较型并联比较型并联比较型并联比较型ADCADCADCADC图图7.2.2 7.2.2 并联比较型并联比较型ADCADC逻辑电路图逻辑电路图 图图7.2.27.2.2是一个三位二进制数码输出的并联比较型是一个三位二进制数码输出的并联比较型ADCADC
28、逻辑电路图。它由电阻分压器、比较器、寄存器及代码转换器等四部分组成。电阻分压器为比较器提供基准电压，作为量化刻度。三位二进制数可表示逻辑电路图。它由电阻分压器、比较器、寄存器及代码转换器等四部分组成。电阻分压器为比较器提供基准电压，作为量化刻度。三位二进制数可表示0 07 7的模拟量，基准电压的模拟量，基准电压+V+VR R被分压电阻分为八个量化电平，两相邻量化电平之差（即量化单位）被分压电阻分为八个量化电平，两相邻量化电平之差（即量化单位）S=US=UR R/7/7/7。第20页/共38页227.2 7.2 7.2 7.2 模模模模/数转换器数转换器数转换器数转换器(ADC)(ADC)(AD
29、C)(ADC)n n各个比较器的输出结果送到由各个比较器的输出结果送到由各个比较器的输出结果送到由各个比较器的输出结果送到由D D D D触发器构成的寄存器，以避免各比较器响应速触发器构成的寄存器，以避免各比较器响应速触发器构成的寄存器，以避免各比较器响应速触发器构成的寄存器，以避免各比较器响应速度不同可能造成的逻辑错误。寄存器把时钟脉冲（度不同可能造成的逻辑错误。寄存器把时钟脉冲（度不同可能造成的逻辑错误。寄存器把时钟脉冲（度不同可能造成的逻辑错误。寄存器把时钟脉冲（CPCPCPCP）到达时锁存的量化信）到达时锁存的量化信）到达时锁存的量化信）到达时锁存的量化信号送到代码转换器号送到代码转换
30、器号送到代码转换器号送到代码转换器,从而把从而把从而把从而把C1C7C1C7C1C7C1C7输出的二值码变换为输出的二值码变换为输出的二值码变换为输出的二值码变换为000000000000111111111111的三位二进制的三位二进制的三位二进制的三位二进制数码。代码转换器的输出数码。代码转换器的输出数码。代码转换器的输出数码。代码转换器的输出A2A1A0A2A1A0A2A1A0A2A1A0就是就是就是就是ADCADCADCADC的数字输出。代码转换器的真值表也的数字输出。代码转换器的真值表也的数字输出。代码转换器的真值表也的数字输出。代码转换器的真值表也列于表列于表列于表列于表7.2.17
31、.2.17.2.17.2.1中。中。中。中。第21页/共38页23表表7.2.1 7.2.1 图图7.2.27.2.2电路的真值表电路的真值表第22页/共38页247.2.1 7.2.1 7.2.1 7.2.1 并联比较型并联比较型并联比较型并联比较型ADCADCADCADCn n并行比较并行比较并行比较并行比较ADCADCADCADC具有很高的转换速度，因它只要比较一次就可得到量化结果。但具有很高的转换速度，因它只要比较一次就可得到量化结果。但具有很高的转换速度，因它只要比较一次就可得到量化结果。但具有很高的转换速度，因它只要比较一次就可得到量化结果。但在这种在这种在这种在这种ADCADCA
32、DCADC电路中，每个量化电平需要一个比较器和电路中，每个量化电平需要一个比较器和电路中，每个量化电平需要一个比较器和电路中，每个量化电平需要一个比较器和个触发器，所以个触发器，所以个触发器，所以个触发器，所以N N N N位并位并位并位并联比较型联比较型联比较型联比较型ADCADCADCADC需要（需要（需要（需要（2 2 2 2N N N N-1-1-1-1）个比较器和触发器。因此。当量化电平划分得越细，）个比较器和触发器。因此。当量化电平划分得越细，）个比较器和触发器。因此。当量化电平划分得越细，）个比较器和触发器。因此。当量化电平划分得越细，精度越高时，并联比较型精度越高时，并联比较型
33、精度越高时，并联比较型精度越高时，并联比较型ADCADCADCADC所用的比较器和触发器也越多，代码转换电路也所用的比较器和触发器也越多，代码转换电路也所用的比较器和触发器也越多，代码转换电路也所用的比较器和触发器也越多，代码转换电路也更复杂。而且，转换精度还受分压电阻的相对精度和比较器灵敏度的影响。更复杂。而且，转换精度还受分压电阻的相对精度和比较器灵敏度的影响。更复杂。而且，转换精度还受分压电阻的相对精度和比较器灵敏度的影响。更复杂。而且，转换精度还受分压电阻的相对精度和比较器灵敏度的影响。第23页/共38页257.2.2 7.2.2 7.2.2 7.2.2 计数型计数型计数型计数型ADC
34、ADCADCADCn n计数型计数型计数型计数型ADCADCADCADC是一种简单、便宜，但转换速度相对较慢的模是一种简单、便宜，但转换速度相对较慢的模是一种简单、便宜，但转换速度相对较慢的模是一种简单、便宜，但转换速度相对较慢的模/数转换器。它以受控计数器的并行输出作为数字量输出，数转换器。它以受控计数器的并行输出作为数字量输出，数转换器。它以受控计数器的并行输出作为数字量输出，数转换器。它以受控计数器的并行输出作为数字量输出，同时将该数字量加到同时将该数字量加到同时将该数字量加到同时将该数字量加到DACDACDACDAC，得到一个输出模拟电压。将这，得到一个输出模拟电压。将这，得到一个输出
35、模拟电压。将这，得到一个输出模拟电压。将这个模拟反馈到比较器的输入端与输入模拟电压进行比较，个模拟反馈到比较器的输入端与输入模拟电压进行比较，个模拟反馈到比较器的输入端与输入模拟电压进行比较，个模拟反馈到比较器的输入端与输入模拟电压进行比较，如果两者不等，则调整所取的数字量，直至两个模拟电如果两者不等，则调整所取的数字量，直至两个模拟电如果两者不等，则调整所取的数字量，直至两个模拟电如果两者不等，则调整所取的数字量，直至两个模拟电压相等为止，最后所得的数字量就是所求的转换结果，压相等为止，最后所得的数字量就是所求的转换结果，压相等为止，最后所得的数字量就是所求的转换结果，压相等为止，最后所得的
36、数字量就是所求的转换结果，所以这种所以这种所以这种所以这种ADCADCADCADC又称反馈比较又称反馈比较又称反馈比较又称反馈比较ADCADCADCADC。n n计数型计数型计数型计数型ADCADCADCADC适用于如数字电压表等转换速度要求不高的场适用于如数字电压表等转换速度要求不高的场适用于如数字电压表等转换速度要求不高的场适用于如数字电压表等转换速度要求不高的场合。它的主要缺点是易受干扰影响。合。它的主要缺点是易受干扰影响。合。它的主要缺点是易受干扰影响。合。它的主要缺点是易受干扰影响。n n图图图图7.2.37.2.37.2.37.2.3为三位计数型为三位计数型为三位计数型为三位计数型
37、ADCADCADCADC的原理图。它由比较器、控制的原理图。它由比较器、控制的原理图。它由比较器、控制的原理图。它由比较器、控制门、模八异步计数器及三位门、模八异步计数器及三位门、模八异步计数器及三位门、模八异步计数器及三位DACDACDACDAC组成。组成。组成。组成。第24页/共38页267.2.2 7.2.2 7.2.2 7.2.2 计数型计数型计数型计数型ADCADCADCADC图图7.2.3 7.2.3 三位计数型三位计数型ADCADC原理电路图原理电路图第25页/共38页277.2.2 7.2.2 7.2.2 7.2.2 计数型计数型计数型计数型ADCADCADCADC图图7.2.
38、4 7.2.4 三位计数型三位计数型ADCADC时序图时序图第26页/共38页287.2.3 7.2.3 7.2.3 7.2.3 逐次逼近型逐次逼近型逐次逼近型逐次逼近型ADCADCADCADCn n和计数式和计数式和计数式和计数式ADCADCADCADC一样，逐次逼近式一样，逐次逼近式一样，逐次逼近式一样，逐次逼近式ADCADCADCADC也用也用也用也用DACDACDACDAC的输出电压来的输出电压来的输出电压来的输出电压来驱动比较器的反相端，不同的是，转换时，要用一个逐驱动比较器的反相端，不同的是，转换时，要用一个逐驱动比较器的反相端，不同的是，转换时，要用一个逐驱动比较器的反相端，不同
39、的是，转换时，要用一个逐次逼近寄存器存放转换出来的数字量，转换结束时，将次逼近寄存器存放转换出来的数字量，转换结束时，将次逼近寄存器存放转换出来的数字量，转换结束时，将次逼近寄存器存放转换出来的数字量，转换结束时，将数字量送到输出缓冲寄存器。数字量送到输出缓冲寄存器。数字量送到输出缓冲寄存器。数字量送到输出缓冲寄存器。n n逐次逼近型逐次逼近型逐次逼近型逐次逼近型ADCADCADCADC的工作原理如同用天平称重物一样，重物的工作原理如同用天平称重物一样，重物的工作原理如同用天平称重物一样，重物的工作原理如同用天平称重物一样，重物和法码相等是逐次逼近的结果。图和法码相等是逐次逼近的结果。图和法码
40、相等是逐次逼近的结果。图和法码相等是逐次逼近的结果。图7.2.57.2.57.2.57.2.5表明了其原理。表明了其原理。表明了其原理。表明了其原理。图图7.2.5 7.2.5 逐次逼近逐次逼近ADCADC原理图原理图第27页/共38页297.2.3 7.2.3 7.2.3 7.2.3 逐次逼近型逐次逼近型逐次逼近型逐次逼近型ADCADCADCADC图图7.2.6 7.2.6 逐次逼近型逐次逼近型ADCADC电路图电路图第28页/共38页307.2.4 7.2.4 7.2.4 7.2.4 双积分型双积分型双积分型双积分型ADCADCADCADCn nADCADCADCADC可划分成直接可划分成
41、直接可划分成直接可划分成直接ADCADCADCADC和间接和间接和间接和间接ADCADCADCADC两大类。前面介绍的三种两大类。前面介绍的三种两大类。前面介绍的三种两大类。前面介绍的三种ADCADCADCADC均属于直接均属于直接均属于直接均属于直接ADCADCADCADC，而双积分型而双积分型而双积分型而双积分型ADCADCADCADC则属于间接则属于间接则属于间接则属于间接ADCADCADCADC。它的精度高但速度低，常用于数字电压表中。它的精度高但速度低，常用于数字电压表中。它的精度高但速度低，常用于数字电压表中。它的精度高但速度低，常用于数字电压表中。第29页/共38页317.2.4
42、 7.2.4 7.2.4 7.2.4 双积分型双积分型双积分型双积分型ADCADCADCADC图7.2.7 双积分ADC原理图第30页/共38页327.2.4 7.2.4 7.2.4 7.2.4 双积分型双积分型双积分型双积分型ADCADCADCADCn n输入模拟电压输入模拟电压输入模拟电压输入模拟电压 与数字量之间的定量关系与数字量之间的定量关系与数字量之间的定量关系与数字量之间的定量关系 (7.2.9)式(7.2.9)表明计数器输出的二进制数正比于输入模拟电压 第31页/共38页337.2.4 7.2.4 7.2.4 7.2.4 双积分型双积分型双积分型双积分型ADCADCADCADCn
43、 n双分型双分型双分型双分型ADCADCADCADC的工作波的工作波的工作波的工作波形如图形如图形如图形如图7.2.87.2.87.2.87.2.8所示。所示。所示。所示。第32页/共38页347.2.5 ADC7.2.5 ADC7.2.5 ADC7.2.5 ADC的主要指标的主要指标的主要指标的主要指标n n1.1.1.1.分辨率（又称分解度）分辨率（又称分解度）分辨率（又称分解度）分辨率（又称分解度）n n2.2.2.2.转换速度转换速度转换速度转换速度n n3.3.3.3.相对精度相对精度相对精度相对精度 n n4.4.4.4.输入模拟电压范围输入模拟电压范围输入模拟电压范围输入模拟电压
44、范围 n n5.5.5.5.工作温度及温度系数工作温度及温度系数工作温度及温度系数工作温度及温度系数 第33页/共38页357.2.6 7.2.6 7.2.6 7.2.6 集成集成集成集成ADCADCADCADC电路介绍电路介绍电路介绍电路介绍n n ADC0809 ADC0809 ADC0809 ADC0809是是是是NationalNationalNationalNational半导体公司生产半导体公司生产半导体公司生产半导体公司生产CMOSCMOSCMOSCMOS材料的材料的材料的材料的ADCADCADCADC。它。它。它。它具有八个通道的模拟量输入线，可在程序控制下对任意具有八个通道的
45、模拟量输入线，可在程序控制下对任意具有八个通道的模拟量输入线，可在程序控制下对任意具有八个通道的模拟量输入线，可在程序控制下对任意通道进行通道进行通道进行通道进行A/DA/DA/DA/D转换，得到转换，得到转换，得到转换，得到8 8 8 8位二进制数字量。其引脚如图位二进制数字量。其引脚如图位二进制数字量。其引脚如图位二进制数字量。其引脚如图7.2.9:7.2.9:7.2.9:7.2.9:第34页/共38页367.2.6 7.2.6 7.2.6 7.2.6 集成集成集成集成ADCADCADCADC电路介绍电路介绍电路介绍电路介绍n n图图图图7.2.107.2.107.2.107.2.10为为
46、为为ADC0809ADC0809ADC0809ADC0809内部原理框图，片内有八路模拟开关、内部原理框图，片内有八路模拟开关、内部原理框图，片内有八路模拟开关、内部原理框图，片内有八路模拟开关、模拟开关的地址锁存与译码电路、比较器、模拟开关的地址锁存与译码电路、比较器、模拟开关的地址锁存与译码电路、比较器、模拟开关的地址锁存与译码电路、比较器、256R256R256R256R电阻电阻电阻电阻T T T T型型型型网络、树状电子开关、逐次逼近寄存器网络、树状电子开关、逐次逼近寄存器网络、树状电子开关、逐次逼近寄存器网络、树状电子开关、逐次逼近寄存器SARSARSARSAR、三态输出锁、三态输出
47、锁、三态输出锁、三态输出锁存缓冲器、控制与时序电路等。存缓冲器、控制与时序电路等。存缓冲器、控制与时序电路等。存缓冲器、控制与时序电路等。图7.2.10 ADC0809原理框图 第35页/共38页37小结小结小结小结n n权电阻权电阻权电阻权电阻DACDACDACDAC结构简单，由于构成网络的电阻很多，它的阻结构简单，由于构成网络的电阻很多，它的阻结构简单，由于构成网络的电阻很多，它的阻结构简单，由于构成网络的电阻很多，它的阻值相差很大，为了保证值相差很大，为了保证值相差很大，为了保证值相差很大，为了保证DACDACDACDAC的精度，要求各电阻值都很精的精度，要求各电阻值都很精的精度，要求各
48、电阻值都很精的精度，要求各电阻值都很精确，特别是高位电阻的值要很精确，这在生产上是十分确，特别是高位电阻的值要很精确，这在生产上是十分确，特别是高位电阻的值要很精确，这在生产上是十分确，特别是高位电阻的值要很精确，这在生产上是十分困难的。因而实际中很少使用权电阻译码网络的数模转困难的。因而实际中很少使用权电阻译码网络的数模转困难的。因而实际中很少使用权电阻译码网络的数模转困难的。因而实际中很少使用权电阻译码网络的数模转换，经常采用的是换，经常采用的是换，经常采用的是换，经常采用的是T T T T型电阻译码网络。型电阻译码网络。型电阻译码网络。型电阻译码网络。n nT T T T型译码网络的优点
49、是：它所需电阻阻值仅为型译码网络的优点是：它所需电阻阻值仅为型译码网络的优点是：它所需电阻阻值仅为型译码网络的优点是：它所需电阻阻值仅为R R R R和和和和2R2R2R2R两种，两种，两种，两种，实际上只有一种实际上只有一种实际上只有一种实际上只有一种R R R R，因，因，因，因2R2R2R2R可用两只可用两只可用两只可用两只R R R R串接构成。因而有利串接构成。因而有利串接构成。因而有利串接构成。因而有利于精度的提高，亦给生产过程带来方便。于精度的提高，亦给生产过程带来方便。于精度的提高，亦给生产过程带来方便。于精度的提高，亦给生产过程带来方便。n n上面介绍的上面介绍的上面介绍的上
50、面介绍的DACDACDACDAC都属于电压型都属于电压型都属于电压型都属于电压型DACDACDACDAC，因为它们都是将基准，因为它们都是将基准，因为它们都是将基准，因为它们都是将基准电压源切换到电阻网络中去的。由于模拟开关不是理想电压源切换到电阻网络中去的。由于模拟开关不是理想电压源切换到电阻网络中去的。由于模拟开关不是理想电压源切换到电阻网络中去的。由于模拟开关不是理想开关，因而开关压降，内阻对译码电阻网络的影响不容开关，因而开关压降，内阻对译码电阻网络的影响不容开关，因而开关压降，内阻对译码电阻网络的影响不容开关，因而开关压降，内阻对译码电阻网络的影响不容忽视，使转换精度受到影响。且开关