數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路

第9章數(shù)/模與模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路學(xué)習(xí)要點(diǎn)：掌握常用D/A轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理熟悉D/A轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)了解ADC、DAC在測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用第9章數(shù)/模與模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路9.1D/A轉(zhuǎn)換器9.2A/D轉(zhuǎn)換器9.3A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器在測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用退出9.1D/A轉(zhuǎn)換器9.1.1R—2RT型電阻D/A轉(zhuǎn)換器9.1.2具有雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器9.1.3D/A轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)退出9.1.4集成D/A轉(zhuǎn)換器目前常用的D/A轉(zhuǎn)換器中有R—2RT型電阻D/A轉(zhuǎn)換器、權(quán)電阻D/A轉(zhuǎn)換器、全電流D/A轉(zhuǎn)換器、權(quán)電容D/A轉(zhuǎn)換器以及開關(guān)樹型D/A轉(zhuǎn)換器等幾種類型。

以R—2RT型電阻D/A轉(zhuǎn)換器為例，說明其轉(zhuǎn)換原理。9.1.1R—2RT型電阻D/A轉(zhuǎn)換器T型電阻網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)如圖9-1:

圖9-1為一個(gè)四級(jí)的T型網(wǎng)絡(luò)。電阻值為R和2R的電阻構(gòu)成T型。由圖9-1中節(jié)點(diǎn)AA向右看的等效電阻值為R，而由BB，CC，DD各點(diǎn)向右看的等效電阻值也都是R，因此:依此類推可推到n級(jí)。圖9-2T型網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器圖中表示四位二進(jìn)制輸入信號(hào)，為高位，為低位。是四個(gè)電子模擬開關(guān)的示意圖，模擬開關(guān)分別受的信號(hào)控制：當(dāng)二進(jìn)制代碼為0時(shí)，電子開關(guān)合到上方接地的一側(cè)；當(dāng)二進(jìn)制代碼為1時(shí)，電子開關(guān)合到下方運(yùn)算放大器輸入的一側(cè)，該支路的電流成為運(yùn)放輸入電流的一部分，通過運(yùn)算放大器進(jìn)而將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。由圖可知，因?yàn)榍蠛头糯笃鞣聪噍斎攵说碾娢皇冀K接近于零，所以無論開關(guān)～在何位置，都相當(dāng)于接地，流過每個(gè)支路的電流也始終不變。

可以求出運(yùn)算放大器的輸入電流為

圖9-2中運(yùn)放接成反相放大器的形式，又根據(jù)理想運(yùn)放的“虛斷”的特性，其輸出電壓Uo為：

T型網(wǎng)絡(luò)的輸出也可以接至運(yùn)算放大器的同相和反相兩個(gè)輸入端，如圖9-3所示。這種結(jié)構(gòu)也稱作倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器。圖:9-3

T型（或倒T型）電阻網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn):電阻網(wǎng)絡(luò)中只有R、2R兩種阻值的電阻，給集成電路的設(shè)計(jì)和制作帶來了很大的方便，無論模擬開關(guān)狀態(tài)如何變化，各支路電流都直接流入地或者運(yùn)放的虛地，電流值始終不變，因此不需要電流的建立時(shí)間；同時(shí)，各支路電流直接接至運(yùn)放的輸入，它們之間不存在傳輸時(shí)間差。所有這些特點(diǎn)都有助于T型電阻網(wǎng)絡(luò)提高轉(zhuǎn)換速度，T型電阻網(wǎng)絡(luò)是目前D/A轉(zhuǎn)換中使用較多的一種。9.1.2具有雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器因?yàn)樵诙M(jìn)制算術(shù)運(yùn)算中通常都把帶符號(hào)的數(shù)值表示為補(bǔ)碼的形式，所以要求D/A轉(zhuǎn)換器能夠把以補(bǔ)碼形式輸出的正、負(fù)數(shù)分別轉(zhuǎn)換成正、負(fù)極性的模擬電壓。

現(xiàn)以輸入為3位二進(jìn)制補(bǔ)碼的情況為例，說明轉(zhuǎn)換的原理。3位二進(jìn)制補(bǔ)碼可以表示從+3到之間的任何整數(shù)，它們與十進(jìn)制數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及要求得到的輸出電壓如表9-1所示。補(bǔ)碼輸入對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)要求的輸出電壓（V）d2

d1

d00 1 1+3+30 1 0+2+20 0 1+1+10 0 0001 1 1-1-11 1 0-2-21 0 1-3-31 0 0-4-4表9-1輸入為3位二進(jìn)制補(bǔ)碼時(shí)要求D/A轉(zhuǎn)換器的輸出圖9-4具有雙極性輸出電壓的D/A轉(zhuǎn)換器表9-2具有偏移的D/A轉(zhuǎn)換器的輸出原碼輸入無偏移時(shí)的輸出（V）偏移-4V后的輸出（V）d2d1d0111+7+3110+6+2101+5+1100+40011+3-1010+2-2001+1-30000-4在圖9-4的D/A轉(zhuǎn)換電路中，如果沒有接入反相器G和偏移電阻，它就是一個(gè)普通的3位倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器。在這種情況下，如果把輸入的3位代碼看作無符號(hào)的3位二進(jìn)制數(shù)（即全都是正數(shù)），并且取，則輸入代碼為111時(shí)輸出電壓，而輸入為000時(shí)輸出電壓，如表9-2所示。將表9-1與表9-2對(duì)照一下便可以發(fā)現(xiàn)，如果把表9-2中間一列的輸出電壓偏移-4V，則偏移后的輸出電壓恰好同表9-1所要求的輸出電壓相符。

然而，D/A轉(zhuǎn)換器電路輸出電壓都是單極性的，得不到正、負(fù)極性的輸出電壓。為此，在圖9-4中的D/A轉(zhuǎn)換電路中增設(shè)了由和組成的偏移電路。為了使輸入代碼為100時(shí)的輸出電壓等于零，只要使與此時(shí)的大小相等即可。故應(yīng)取:

圖9-4中所標(biāo)示的、和的方向都是電流的實(shí)際方向。假若再將表9-1和表9-2最左邊一列代碼對(duì)照一下還可以發(fā)現(xiàn)，如果把表9-1中補(bǔ)碼的符號(hào)位求反，再加到偏移后的D/A轉(zhuǎn)換器上，就可以得到表9-1所需要的輸入與輸出的關(guān)系。為此，在圖9-1中是將符號(hào)位經(jīng)反相器G反相后才加到D/A轉(zhuǎn)換電路上去的。通過上面的例子可總結(jié)出構(gòu)成雙極性輸出D/A轉(zhuǎn)換器的一般方法：只要在求和放大器的輸入端接入一個(gè)偏移電流，使輸入最高位為1而其他各位輸入為0時(shí)的輸出,同時(shí)將輸入的符號(hào)位反相后接到一般的D/A轉(zhuǎn)換器的輸入，就得到了雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器。9.1.3D/A轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)

目前DAC的種類是比較多的，制作工藝也不相同。按輸入數(shù)據(jù)字長也分為8位、10位、12位及16位等；按輸出形式可分為電壓型和電流型等；按結(jié)構(gòu)可分為有數(shù)據(jù)鎖存器和無數(shù)據(jù)鎖存器2類。不同類型的DAC在性能上的差異較大，適用的場(chǎng)合也不盡相同。因此，須清楚了解D/A轉(zhuǎn)換器的一些技術(shù)參數(shù)。1．D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度

在D/A轉(zhuǎn)換器中通常用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來描述轉(zhuǎn)換精度。（1）分辨率（Resolution）。

分辨率是指數(shù)字信號(hào)中最低位發(fā)生變化時(shí)對(duì)應(yīng)輸出電壓變化量與滿刻度輸出電壓之比。分辨率是D/A轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入量變化敏感程度的描述，與輸入數(shù)字量的位數(shù)有關(guān)。在分辨率為n的D/A轉(zhuǎn)換器中，從輸出模擬電壓的大小應(yīng)能區(qū)分出輸入代碼從00…00到11…11全部個(gè)不同的狀態(tài)，給出個(gè)不同等級(jí)的輸出電壓。分辨率可表示為分辨率

例如：10位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率，從理論上講，二進(jìn)制位數(shù)越多，分辨率越高，相應(yīng)的轉(zhuǎn)換精度也越高。（2）轉(zhuǎn)換誤差（ConversionOffsetError）。由于D/A轉(zhuǎn)換器的各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)在性能上和理論值之間不可避免地存在著差異，所以實(shí)際能達(dá)到的轉(zhuǎn)換精度要由轉(zhuǎn)換誤差來決定。

轉(zhuǎn)換誤差是指轉(zhuǎn)換器的實(shí)際誤差，造成的原因包括參考電位的波動(dòng)、運(yùn)算放大器的零點(diǎn)漂移、模擬開關(guān)的導(dǎo)通內(nèi)阻和導(dǎo)通壓降、電阻網(wǎng)絡(luò)中電阻阻值的偏移以及三極管特性的不一致等。轉(zhuǎn)換誤差可以用輸出滿刻度電壓FSR（FullScaleRange）的百分?jǐn)?shù)表示。如轉(zhuǎn)換誤差為0.2％FSR，就表示轉(zhuǎn)換誤差與滿刻度電壓之比為0.2％。轉(zhuǎn)換誤差也可以用最低有效位的倍數(shù)來表示。如給出為LSB，即表示輸出模擬電壓與理論值之間的絕對(duì)誤差不大于當(dāng)輸入為00…01時(shí)的輸出電壓的。2．D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度（ConversionRate）

轉(zhuǎn)換速度是指從送入數(shù)字信號(hào)起，到輸出電流或電壓達(dá)到最終誤差并穩(wěn)定為止所需要的時(shí)間。通常用建立時(shí)間來定量描述D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度。不同類型的D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度差別較大，通常為幾十納秒到幾微秒，一般電流型D/A轉(zhuǎn)換器較之電壓型D/A轉(zhuǎn)換器速度快一些，但總的來說，D/A轉(zhuǎn)換速度遠(yuǎn)高于A/D轉(zhuǎn)換速度。

D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)還包括線性度、輸入編碼形式、輸入高、低邏輯電平值、溫度系數(shù)、輸出電壓范圍、功率消耗以及工作環(huán)境條件等。9.1.4集成D/A轉(zhuǎn)換器

集成D/A芯片通常只將T型（倒T型）電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)等集成在一塊芯片上，多數(shù)芯片中并不包含運(yùn)算放大器。構(gòu)成D/A轉(zhuǎn)換器時(shí)要外接運(yùn)算放大器，有時(shí)還要外接電阻。有的芯片中包含數(shù)據(jù)鎖存器（寄存器）及一些邏輯功能電路，可以和微處理器相連接，應(yīng)用較為廣泛；有的則不包含這些電路。常用的D/A轉(zhuǎn)換芯片有八位、十位、十二位、十六位等品種。簡要介紹DAC0832D/A轉(zhuǎn)換器芯片。1．原理框圖DAC0832是采用CMOS工藝制成的雙列直插式8位D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖:

DAC0832內(nèi)部有兩個(gè)8位數(shù)據(jù)鎖存器（或稱作寄存器）、一個(gè)T型電阻網(wǎng)絡(luò)和3個(gè)控制邏輯門2．引腳使用說明:（1）:數(shù)字信號(hào)輸入端，為最高位，為最低位。（2）:數(shù)據(jù)鎖存允許信號(hào)（輸入），高電平有效。（3）:片選信號(hào)（輸入），低電平有效。（4）:第1寫信號(hào)（輸入），低電平有效。上述三個(gè)輸入信號(hào)可控制輸入寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式，當(dāng)、

和時(shí)，為輸入寄存器直通方式；當(dāng)、和時(shí)，為輸入寄存器鎖存方式。（5）：第2寫信號(hào)（輸入），低電平有效。（6）：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)（輸入），低電平有效。上述兩個(gè)輸入信號(hào)可控制DAC寄存器是數(shù)據(jù)直通還是數(shù)據(jù)鎖存方式，當(dāng)和時(shí)，為DAC寄存器直通方式；當(dāng)和時(shí)，為DAC寄存器鎖存方式。（7）：參考電壓輸入端，其電壓可正可負(fù)，范圍是－10～＋10V。（8）：電流輸出1。（9）：電流輸出2。（10）：反饋電阻引線端。

DAC0832是電流輸出，為了取得電壓輸出，需在電壓輸出端接運(yùn)算放大器，即為運(yùn)算放大器的反饋電阻端。運(yùn)算放大器的接法如圖：圖：運(yùn)算放大器的接法（11）AGND：模擬信號(hào)接地端。

（12）DGND：數(shù)字信號(hào)接地端。3．DAC0832的工作方式

DAC0832在不同信號(hào)組合的控制下可實(shí)現(xiàn)直通、單緩沖和雙緩沖3種工作方式。DAC0832是電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器，需要用運(yùn)算放大器將輸出電流轉(zhuǎn)換為輸出電壓。電壓的輸出可分單極性輸出和雙極性輸出兩種。

9.2A/D轉(zhuǎn)換器9.2.1A/D轉(zhuǎn)換的基本原理9.2.2常見ADC的類型9.2.3A/D轉(zhuǎn)換器的重要技術(shù)參數(shù)退出9.2.4集成A/D轉(zhuǎn)換器

9.2A/D轉(zhuǎn)換器

A/D轉(zhuǎn)換器分直接A/D轉(zhuǎn)換器和間接A/D轉(zhuǎn)換器兩種。

直接A/D轉(zhuǎn)換器能把輸入的模擬電壓直接轉(zhuǎn)化為輸出的數(shù)字量而不需要經(jīng)過中間變量。常用的電路有并聯(lián)比較型和反饋比較型兩類。

間接A/D轉(zhuǎn)換器多半屬于電壓—時(shí)間變換型（簡稱V-T變換型）和電壓—頻率變換型（簡稱V-F變換型）兩類。9.2.1A/D轉(zhuǎn)換的基本原理

整個(gè)A/D轉(zhuǎn)換過程通常包括采樣、保持、量化和編碼4個(gè)步驟。1．采樣（Sample）

所謂采樣是指周期地采取模擬信號(hào)的瞬間值，得到一系列的脈沖樣值。圖9-8表明了采樣的過程。

對(duì)輸入模擬信號(hào)的取樣

圖9-82．保持（Hold）

在兩次采樣之間，為了使前一次采樣所得信號(hào)保持不變，以便量化（數(shù)字化）和編碼，需要將其保存起來。這就要求在采樣電路后面加上保持電路。采樣—保持電路基本組成如圖9-9所示?；静蓸印３蛛娐?/p>

圖:9-93．量化和編碼

經(jīng)采樣保持所得電壓信號(hào)仍是模擬信號(hào)，不是數(shù)字量。那么量化和編碼就是從模擬信號(hào)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)的過程。量化方法一般有兩種，一種是采用只舍不入的方法，另一種是采用四舍五入的方法。把量化的結(jié)果用代碼（可以是二進(jìn)制，也可以是其他進(jìn)制）表示出來，稱為編碼。這些編碼就是A/D轉(zhuǎn)換的輸出結(jié)果。量化和編碼通常由A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，簡記為ADC。4．?dāng)?shù)字濾波

在微機(jī)組成的測(cè)控系統(tǒng)中，常采用數(shù)字濾波的方法，它與模擬濾波器相比較具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）用程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)字濾波，無需增加任何硬件設(shè)備，不存在阻抗匹配問題，可實(shí)現(xiàn)多通道共享，降低系統(tǒng)成本。（2）可以對(duì)頻率很低的信號(hào)實(shí)現(xiàn)濾波，而RC濾波器由于受電容容量的影響，頻率不能太低。（3）可根據(jù)需要編制不同的濾波程序，以選擇不同的濾波程序，使用靈活方便目前常用的數(shù)字濾波方法有：（1）算術(shù)平均值法濾波。（2）中值法濾波。（3）滑動(dòng)平均值法濾波。（4）程序判斷法濾波。（5）復(fù)合法數(shù)字濾波。9.2.2常見ADC的類型

通常ADC的結(jié)構(gòu)要比DAC復(fù)雜，A/D轉(zhuǎn)換的不同方法在轉(zhuǎn)換速度、精度及抗干擾能力等方面各有優(yōu)勢(shì)。1．并聯(lián)比較型ADC

圖9-10為并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器電路結(jié)構(gòu)圖，它由電阻分壓器、電壓比較器、寄存器和編碼器組成。并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器電路結(jié)構(gòu)圖圖:9-10該電路工作原理如下：電阻分壓器將輸入?yún)⒖茧妷毫炕癁椤?，…，?個(gè)比較電平，量化電平為。然后將這7個(gè)電平分別接到7個(gè)電壓比較器的相同輸入端，作為比較基準(zhǔn)。同時(shí)，7個(gè)電壓比較器的另一輸入端連在一起，作為采樣模擬電壓的輸入端。輸入電壓與參考電壓的比較結(jié)果由電壓比較器輸出，送到寄存器保存，以消除各比較器由于速度不同而產(chǎn)生的邏輯錯(cuò)誤輸出。編碼器把寄存器送出的信號(hào)進(jìn)行二進(jìn)制編碼，以輸出三位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。輸入模擬電壓比較器輸出數(shù)字信號(hào)UiC7C6C5C4C3C2C1d2 d1d00≤Ui＜1/1500000000001/15≤Ui＜3/1500000010103/15≤Ui＜5/1500000110015/15≤Ui＜7/1500001110117/15≤Ui＜9/150001111

1009/15≤Ui＜11/150011111

11011/15≤Ui＜13/150111111

10113/15≤Ui＜11111111111表9-3模擬電壓輸入與數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系

并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度主要取決于量化電平的劃分，分得越細(xì)，精度越高。不過精度高的轉(zhuǎn)換器使用的比較器和觸發(fā)器數(shù)目較多，電路更加復(fù)雜。并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器最大的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快，另外，比較器和寄存器也兼有取樣—保持功能，使用這種A/D轉(zhuǎn)換器可以不用附加取樣—保持電路。并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)是需要用很多的電壓比較器和觸發(fā)器。輸出為n位二進(jìn)制代碼的轉(zhuǎn)換器中應(yīng)當(dāng)有（）個(gè)電壓比較器和（）個(gè)觸發(fā)器。電路的規(guī)模隨著輸出代碼位數(shù)的增加而急劇膨脹。

因此，該A/D轉(zhuǎn)換器適用于高轉(zhuǎn)換速度、低分辨率的場(chǎng)合。2．逐次漸進(jìn)型ADC

逐次漸進(jìn)型A/D轉(zhuǎn)換器是目前集成A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品中用得最多的一種電路。逐次漸進(jìn)型ADC的結(jié)構(gòu)：取一個(gè)數(shù)字量加到D/A轉(zhuǎn)換器上，于是得到一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出模擬電壓，將這個(gè)模擬電壓和輸入的模擬電壓信號(hào)相比較。如果兩者不相等，則調(diào)整所取的數(shù)字量，直到兩個(gè)模擬電壓相等為止，最后所取的這個(gè)數(shù)字量即是要求的轉(zhuǎn)換結(jié)果。逐次漸進(jìn)型A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理:圖9-11

:

逐次漸進(jìn)型A/D轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)框圖

這種轉(zhuǎn)換器的電路包含比較器、D/A轉(zhuǎn)換器、寄存器、時(shí)鐘脈沖源和控制邏輯等5個(gè)組成部分。轉(zhuǎn)換開始前先將寄存器清零，所以加給D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量也全是0。轉(zhuǎn)換控制信號(hào)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)開始轉(zhuǎn)換，時(shí)鐘信號(hào)首先將寄存器的最高位置成1，使寄存器的輸出為100…00。這個(gè)數(shù)字量被D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓，并送到比較器與輸入信號(hào)進(jìn)行比較。如果，說明數(shù)字量過大，則這個(gè)1應(yīng)去掉；如果，說明數(shù)字量還不夠大，這個(gè)1應(yīng)予保留。然后，再按同樣的方法將次高位置1，并比較與的大小以確定這一位的1是否應(yīng)當(dāng)保留。這樣逐位比較下去，直到最低位比較完為止。這時(shí)寄存器里所存的數(shù)碼即是要求的輸出數(shù)字量。

圖9-12的邏輯電路是一個(gè)輸出為3位二進(jìn)制數(shù)碼的逐次漸進(jìn)型A/D轉(zhuǎn)換器。圖中的C為電壓比較器，、、三個(gè)觸發(fā)器組成了3位數(shù)碼寄存器，觸發(fā)器和門電路組成控制邏輯電路。圖9-123位逐次漸進(jìn)型A/D轉(zhuǎn)換器的電路原理圖

3．串并行比較型ADC

為彌補(bǔ)并聯(lián)型A/D轉(zhuǎn)換器和逐次漸進(jìn)型A/D轉(zhuǎn)換器的弱點(diǎn)，要求轉(zhuǎn)換器高速且高分辨率；要求電路結(jié)構(gòu)簡單，可采用串并比較型A/D轉(zhuǎn)換器。這種A/D轉(zhuǎn)換器是由兩組并行A/D轉(zhuǎn)換器加上一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器和一個(gè)求和運(yùn)算放大器組成。圖9-13是一個(gè)6位串并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器的原理框圖。圖9-13串并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器的原理框圖9.2.3A/D轉(zhuǎn)換器的重要技術(shù)參數(shù)1．轉(zhuǎn)換精度

A/D轉(zhuǎn)換器也采用分辨率（又稱分解度）和轉(zhuǎn)換誤差來描述轉(zhuǎn)換精度。

（1）分辨率。分辨率是指輸出數(shù)字量變化一個(gè)最低位所對(duì)應(yīng)的輸入模擬量需要變化的量。分辨率以輸出二進(jìn)制或十進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示，它說明A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)的分辨能力。例如A/D轉(zhuǎn)換器的輸出為10位二進(jìn)制數(shù)，最大輸出信號(hào)為5V，那么這個(gè)轉(zhuǎn)換器可以分辨的最小模擬電壓為：

A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)越多，分辨率越高。

（2）轉(zhuǎn)換誤差。轉(zhuǎn)換誤差通常以輸出誤差最大值的形式給出，它表示實(shí)際的轉(zhuǎn)換點(diǎn)偏離理想特性的誤差。一般以最低有效位（LSB）的倍數(shù)給出。例如給出轉(zhuǎn)換誤差不大于。有時(shí)也用滿量程輸出的百分?jǐn)?shù)給出轉(zhuǎn)換誤差。

（3）轉(zhuǎn)換速度。轉(zhuǎn)換速度是指A/D轉(zhuǎn)換器從接到轉(zhuǎn)換控制信號(hào)起到輸出穩(wěn)定的數(shù)字量為止所用的時(shí)間。主要取決于轉(zhuǎn)換電路的類型，不同類型的A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度相差甚大。通常高速的可達(dá)數(shù)百毫微秒，中速為數(shù)十微妙，低速為數(shù)十毫秒。9.2.4集成A/D轉(zhuǎn)換器

集成A/D轉(zhuǎn)換器種類繁多，包括八位、十位、十二位、十六位等種類.1．ADC0809A/D轉(zhuǎn)換芯片

ADC0809是典型的8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。ADC0809采用雙列直插式封裝，共有28根管腳。ADC0809可以和微機(jī)直接連接，又由于性能一般能滿足用戶、價(jià)格低廉，因此應(yīng)用十分廣泛。

如圖9-14所示，ADC0809內(nèi)部由八路模擬開關(guān)、地址鎖存器和譯碼器、比較器、電阻網(wǎng)絡(luò)、樹狀電子開關(guān)、逐次逼近寄存器、控制與定時(shí)電路、三態(tài)輸出鎖存器等所組成。圖9-14ADC0809的邏輯框圖

CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7表9-4狀態(tài)譯碼與選中模擬電壓輸入通道的關(guān)系：八路模擬電壓輸入端，在多路開關(guān)控制下，任一瞬間只能有一路模擬量經(jīng)相應(yīng)通道輸入到A/D轉(zhuǎn)換器中的比較放大器。

A、B、C：模擬輸入通道的抵制選擇線。

ALE：地址鎖存允許信號(hào)，高電平有效，只有當(dāng)該信號(hào)有效時(shí)，才能將地址信號(hào)有效鎖存，并經(jīng)譯碼選中一個(gè)通道。

START：脈沖輸入信號(hào)啟動(dòng)端，其上升沿用以清除ADC內(nèi)部寄存器，其下降沿用以啟動(dòng)內(nèi)部控制邏輯，開始進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。

CLOCK：轉(zhuǎn)換定時(shí)時(shí)鐘脈沖輸入端。它的頻率決定了A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度。只有時(shí)鐘輸入時(shí)，控制與時(shí)序電路才能工作。：八位數(shù)據(jù)輸出端，可直接接入微型機(jī)的數(shù)據(jù)總線。

OE：允許輸出控制端，高電平有效。有效時(shí)能打開三態(tài)門，將八位轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)輸出線上。

EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，高電平有效。其上跳沿表示A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部已轉(zhuǎn)換完畢，作為通知數(shù)據(jù)接收設(shè)備取走已轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)的信號(hào)。和：參考電壓正端和負(fù)端。

VCC為+5V，GND為地。2．ADC574A/D轉(zhuǎn)換芯片

AD574就是12位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換精度高、速度快，且內(nèi)部設(shè)有時(shí)鐘電路和參考電壓源，但價(jià)格較高，適用于高精度快速采樣系統(tǒng)中。9.3A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器在測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)及智能化儀表中，檢測(cè)和控制的對(duì)象大部分是模擬信號(hào)，如溫度、光強(qiáng)、壓力、速度、流量等。這些量不能直接處理，應(yīng)該經(jīng)過傳感器將這些物理量變成電量，再由放大器轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。由于信號(hào)較多，計(jì)算機(jī)不能同時(shí)轉(zhuǎn)換接收，需要多通道模擬開關(guān)進(jìn)行通道轉(zhuǎn)換，分時(shí)將這些信號(hào)送入采樣/保持電路，并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)便可對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行顯示、報(bào)警和打印，同時(shí)控制物理過程。而外部的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)一般是模擬信號(hào)