10.2模数与数模转换电路(课件）-高二《电子技术基础与技能》同步教学（人邮版）

第2节 模数与数模转换电路 把模拟信号转换成数字信的过程称为模数转换，简称A/D 转换。完成A/D 转换的电路称为模数转换器，简称ADC。把数字量转换成模拟量的过程称为数模转换，简称D/A 转换。完成D/A 转换的电路称为数模转换器，简称DAC。如图10.12 所示为A/D、D/A 转换应用示意图。 一、数模转换器 二、模数转换器 一、数模转换器 1．数模转换器的基本原理 数模转换器是将输入的二进制数字量转换为与该数字量成比例的电压或电流。 D0 ～ Dn-1 是输入的n 位二进制数，Uo 是与输入二进制数成比例的输出电压。 图中Uo、D、VREF 三者之间关系可用数学表达式表示为：U = K DVREF。式中K 为比例系数。不同的数模转换器有各自对应的K。 2．集成数模转换器简介 （1）DAC0808 的引脚功能。D7 ～ D0 为8 位数字输入端，D7 为最高位，D0 为最低位。Io 是求和电流输出端。+VREF 和-VREF 接基准电流发生电路中运算放大器的反相输入端和同相输入端，COMP 供外接补偿电容之用。VCC 和-VEE 为正、负电源输入端，分别为+5V 和-15V。 （2）DAC0808 的典型应用。 3．数模转换器的主要技术指标 （1）转换精度。 ① 分辨率 分辨率是指数模转换器最小输出电压（对应的输入数字量仅最低位为1）与最大输出电压（对应的输入数字量各有效位全为1）之比，其值越小，分辨能力越强。对于一个n 位的数模转换器，分辨率可表示为 n（数模转换的位数）越大，分辨率越小，转换精度越高。 ② 转换误差 转换误差是指数模转换器实际输出模拟电压值与理论输出模拟电压值之差。显然，这个差值越小，电路的转换精度越高。 （2）转换速度 转换速度是指数模转换器从输入数字信号开始到输出模拟电压或电流达到稳定值时所用的时间。它是反映数模转换器工作速度的指标，转换时间越小，工作速度越高。 二、模数转换器 1．模数转换的基本原理 模数转换是将模拟信号转换为数字信号。而其输入的模拟电流或电压一般是由传感器输送的，如图10.16 所示。 如图10.16 所示是模数转换器的输入、输出关系框图。转换过程通常包括取样、保持、量化和编码4 个过程。 2．集成模数转换器件简介 （1）ADC0809 的引脚功能 IN0 ～ IN7 为8 路单端模拟输入电压的输入端；A2 ～ A0 为模拟输入通道的地址选择线，A2 为最高位，A0 为最低位，用来选通8 路输入；ALE 为地址锁存允许信号，高电平有效，当ALE = 1 时，将地址信号有效锁存，并经译码器选中其中一个通道；D0 ～ D7 为转换器的数码输出线，D7 为高位，D0 为低位；START 为启动脉冲信号输入端，当需启动模数转换过程时，在此端加一个正脉冲，脉冲的上升沿将所有的内部寄存器清零，下降沿时开始模数转换过程；CP 为时钟脉冲输入端；EOC 为转换结束信号，转换结束时为高电平有效，转换开始时为低电平；VREF( ＋ )、VREF( － ) 为基准电压的正、负极输入端。一般VREF( ＋ ) 接+5V，VREF( － ) 接地。 （2）ADC0809 典型应用 不同的模拟量转变成了与之对应的数字量。当模拟量之间的差别太小时，数字量是分辨不出来的。 3．模数转换器的主要技术指标 （1）分辨率 模数转换器的分辨率是指模数转换器对输入模拟信号的分辨能力，即模数转换器输出数字量的最低位变化一个数码时，对应输入模拟量的变化量。常以输出二进制数码的位数n 来表示。位数越多，量化单位越小，分辨率越高。 （2）转换速度 转换速度是指模数转换器完成一次转换所需要的时间，即从接到模拟信号开始到输出端出现稳定的数字信号所需要的时间。转换时间越短，说明转换速度越高。 $$