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17.1 数模（ D/A ） 转换器

第 17 章 模数和数模转换. 17.1 数模（ D/A ） 转换器. n 位 二进制. d 0. u O 或 i O. d 1. DAC. …. d n -1. ：参考电压. ：数字量. 17.1 数模（ D/A ） 转换器. 17.1.1 D/A 转换器的基本原理及分类. 功能：把 数字量 转换成与其成一定比例关系的 模拟量. 要求：输出的 模拟量 与输入的 数字量 成 正比 。. 即：. 输入、输出 关系框图 如下：. D / A 转换思路：. ( 1101 ) 2. 2 R. R. R. U REF. 2 R.

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  1. 第17章 模数和数模转换 17.1 数模（D/A） 转换器

  2. n位 二进制 d0 uO或iO d1 DAC … dn-1 ：参考电压 ：数字量 17.1 数模（D/A） 转换器 17.1.1 D/A转换器的基本原理及分类 功能：把数字量转换成与其成一定比例关系的模拟量 要求：输出的模拟量与输入的数字量成正比。 即： 输入、输出关系框图如下： D / A转换思路： (1101)2

  3. 2R R R UREF 2R 2R 2R R S0 S1 S2 d0 d1 d2 I/2 d1 d0 d2 I/2 I/8 I/4 I T型网络D/A转换器,基本原理如图示： 以输入3位二进制数为例： 电阻网络 电子 开关 uO 求和运放 当 d2d1d0 = 100, I = UREF / R

  4. I 2R R R UREF 2R 2R 2R R uO I/2 I/4 I/8 当 d2d1d0 = 110,

  5. I 2R R R UREF 2R 2R 2R R uO I/2 I/4 I/8 当 d2d1d0 = 111, 表达的一般形式

  6. ULSB UFSR 1 2n–1 = 分辨率 = 17.1.2 D/A转换器主要指标 (1)分辨率 用输入的二进制数码的位数n来表示。位数 越多，分辨率就越高。 (2)线性度 用非线性误差的大小来表示。 (3)转换精度 以最大静态转换误差的形式给出，这个 误差包含非线性误差、比例系数误差、漂移误差等。 (4)输出电平 一般为5V至10V，高压输出型的可达24V至 30V；输出电流型的，低的为几到几十毫安，高的达3A (5)输入数字电平 输入数字信号分别为1和0时，所对应的输入高低电平的值

  7. R D/A转换器 求和 基准 放大器 电压 数字 模拟量 量输入 输出 电子开关电路 寄 存器 电路 逻辑控 制电路 17.1.3 集成D/A转换器 内部基本结构框图如下： 根据转换精度的不同，有8位到16位的D/A转换器。 0830系列是8位分辨率的集成D/A转换电路，采用20脚 双列直插封装。主要特性参数如下：

  8. （2）电流稳定时间1us （1）分辨率8位 （3）可单缓冲、双缓冲或直接数字输入 （4）只需在满量程下调整线性度 （5）单电源供电 (+5V-15V) （6）低功耗 (200mW) 主要特点： （1）有两极锁存控制功能，能够实现多通道D/A的 同步输出。 （2）内部无基准电源，使用时必须外接基准电压源。 （3）对于电流输出型，要获得模拟电压输出，需要 外接转换电路。

  9. VDD 20 1 19 ILE 2 ：数据输入线 —D17 D10 18 GNDA 3 ：数据允许锁存信号 ILE D13 17 4 ：输入寄存器选择信号 DAC ：输入寄存器写选通 D14 16 5 D12 0830 信号 15 6 D11 D15 0831 0832 14 D16 7 (LSB) D10 ：DAC寄存器写 ：数据传送信号 VREF (MSB) D17 13 8 选通信号 RFB 9 12 IOUT2 :基准电源输入管脚 VREF IOUT1 11 10 ：反馈信号输入管脚 GNDD RFB 0830系列管脚配置如图示： 引脚功能如下：

  10. ：电流输出管脚，其和为常数 、IOUT2 IOUT1 ：电源输入管脚 VDD ：模拟信号地 GNDA ：数字信号地 GNDD

  11. uI 参考 电源 D/A 比较器 MSB LSB 逐次渐近 寄存器 时钟 信号 转换控制信号 MSB LSB 并行数字输出 17.2 A/D 转换器 功能：把模拟量转换成数字量 分类（按转换原理）：直接转换型、间接转换型 17.2.1 逐次逼近式 A/D 转换器原理 3.2V 7V 8V 5V 3V 6V 4V 工作原理如右图示： 0101 0111 0100 0011 0110 1000 0 1 0011

  12. UIN 开关 模拟输 入电压 积 分 输 出 A B 斜率固定 积分器 标准 电压 A 比较器 B t 控制逻辑 T1 时钟 开始 T2 计数器 固定积分时间 17.2.2 双积分式 A/D 转换器原理 工作原理框图如下：

  13. 17.2.3 A/D 转换器的主要指标 1.分辨率 表示输出数字量变化一个相邻数码所对应的输入模 拟量的变化量，常以输出二进制的位数表示。 2.相对精度 指实际的各个转换点偏离理想特性的误差。 3.转换速度 完成一次转换所需要的时间。 并联比较型 > 逐次比较型 > 双积分型 4.电源抑制 在输入模拟电压不变的条件下，当转换电路的供电 电源电压变化时对输出的影响。

  14. 时钟 启动 8 路 模 拟 输 入 转换 . 8路 模拟开关 结果 控制与时序 . 三 态 输 出 锁 存 器 . . 8位 S. A. R . 输 3位地址 . 比较器 地址锁存译码器 出 树状开关 寄存允许 256R 阶梯电阻 VCC GND VREF VREF 输出允许 （-） （+） 17.2.4 实用的模/数转换器 1. 8路8位A/D转换器 ADC0809 ADC0809 内部结构框图如下：

  15. （2）最大不可调误差小于+1LSB。 主要参数： （1）分辨率8位。 （3）单电源供电 (+5V），模拟输入电压范围0至+5V （4）具有8路锁存控制的模拟开关。 （5）功耗 15mW。 （6）不必进行零点和满度调整。 （7）转换速度取决于输入的时钟频率。 ADC0809管脚配置如图示： 引脚功能如下：

  16. ：8路模拟量输入端 —IN7 IN0 1 28 IN3 IN2 ：8位数字量输出端 — B7 B0 IN4 2 27 IN1 ：启动信号控制端 START IN5 3 26 IN0 ：模拟量输入通道 ALE IN6 A0 4 25 地址锁存信号控制端 IN7 5 24 A1 START A2 6 23 ADC EOC ALE 7 22 B3 (MSB) 8 21 B7 0809 :基准电压输入端 VREF VREF (+) (-) OE B6 20 9 19 B5 10 CLK ：8路模拟开关 A0 、A1 、A2 VCC 18 11 B4 的3位地址选通输入端。 VREF 17 (LSB) (+) B0 12 :主电源输入端 VCC 13 16 GND VREF (-) 15 B2 B1 14 EOC：转换结束标志 OE: 输出允许控制端 CLK: 时钟输入端 GND：接地端

  17. 低字节输出 高字节输出 . . . . . . 17 3 8 9 16 极性输出 18 19 14位三态输出 20 电压比较 14位三态锁存 器输出 12位计数器 模 拟 电 路 部 分 AZ INT 转换控 制逻辑 握手 信号 振荡器 几时钟 电路 DEINT DEINT 2 26 22 23 34 25 21 27 2. 12位双积分A/D转换器ICL7109 内部结构框图如下：

  18. ICL7109内部由模拟、数字两部分电路组成。其中ICL7109内部由模拟、数字两部分电路组成。其中 模拟部分由模拟信号输入、振荡电路、积分电路、比较 电路及基准电压源电路组成；数字电路部分由时钟振荡 器、异步通信握手逻辑、转换控制逻辑及计数器、锁存 器、三态门等组成。 ICL7109 特点：高精度、低噪声、低漂移、价格低 廉。

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