第10章 数/模和模/数转换 10.1 概述 10.2 数/模(D/A)转换器 10.3 模/数(A/D)转换器
10.1 概述 ➢ 随着计算机的应用范围越来越广泛，已由过去的单纯的计算 工具发展成为现在复杂控制系统的核心部分。人们通过计算 机能对生产过程、科学实验以及军事控制系统等实现更加有 效的自动控制，这也是微型计算机应用的一个非常重要的领 域。 ➢ 在测控系统中，参与测量和控制的物理量，往往是连续变化 的模拟量，例如温度、压力、流量、速度、电压、电流等， 而计算机只能处理数字量的信息。 ➢ 外界的模拟量要输入计算机，首先要经过模/数转换器 ADC(Analog-Digital Converter)，将其转换成计算机所能接受 的数字量，才能进行运算、加工处理。 ➢ 若计算机的控制对象是模拟量，也必须先把计算机输出的数 字量经过数/模转换器DAC(Digital-Analog Converter)，将其转 换成模拟量形式的控制信号，才能去驱动有关的控制对象
10.2 数/模(D/A)转换器 D/A转换器是计算机或其它数字系统与模拟量 控制对象之间联系的桥梁，它的任务是将离散 的数字信号转换为连续变化的模拟信号。 10.2.1 D/A转换原理 10.2.2 D/A转换主要技术参数 10.2.3 DAC0832及接口电路 10.2.4 DAC1210及接口电路
10.2.1 D/A转换原理 ➢ 电路由若干个相同的电路环节组成。 ➢ 每个环节有两个电阻和一个开关，开关S是按二进制位进行 控制的： ◼ 该位为1时，开关将加权电阻与IOUT1输出端接通产生电流； ◼ 该位为0时，开关与IOUT2端接通。 ➢ n位转换器： 其中，Dn-1~D0表示相应二进制位，D则表示二进制数对应的 十进制数。 图10.1 REF n REF n n 1 n 1 2 2 1 1 0 0 VOUT = −[(2 D + 2 D + 2 D +.+ 2 D − )/2 ]V = −(D/2 )V −
图10.1 T形电阻网络型D/A转换器原理图
10.2.2 D/A转换主要技术参数 1 分辨率 2 精度
1.分辨率(Resolution) ➢ 是指D/A转换器所能产生的最小模拟量增量， 通常用输入数字量的最低有效位(LSB)对应的 输出模拟电压值来表示。 ➢ D/A转换器位数越多，输出模拟电压的阶跃变 化越小，分辨率越高。 ➢ 通常用二进制数的位数表示，如分辨率为8位 的DAC能给出满量程电压的1/2 8的分辨能力
2.精度(Accuracy) ➢用于衡量D/A转换器在将数字量转换成模拟量 时，所得模拟量的精确程度。 ➢表明模拟输出实际值与理想值之间的偏差，可 分为： ★ 绝对精度 ★ 相对精度
1)绝对精度(Absolute Accuracy) ➢指在数字输入端加有给定的代码时，在输出端 实际测出的模拟输出值(电压或电流)与应有的 理想输出值之差。 ➢它是由D/A的增益误差、零点误差、线性误差 和噪声等综合引起的
2)相对精度(Relative Accuracy) ➢ 指在满量程值校准以后，任一数字输入的模 拟输出值与它的理论值之差，实际上就是D/A 转换的线性度。 ➢ 在D/A数据图表中，精度特性一般是以满量程 电压(满度值)VFS的百分数或以最低有效位 (LSB)的分数形式给出