1、第七章 D/A转换器和 A/D转换器第一节第一节 D/A和 A/D转换的基本原理 第二节第二节 D/A转换器第三节第三节 A/D转换器 一、模拟量、数字量以及二者的相互转换第一节 D/A和 A/D转换的基本原理 连续变化的物理量称为 模拟量 ，模拟量是可以连续取值的。有规律但不连续的变化量称为 数字量 ，也叫 离散量。数字量是不能连续取值的。 连续变化的模拟量 电压、电流或频率等电量 被控对象传感器A/D转换数字信号 处理后的数字信息 数字系统电的模拟量 D/A转换执行机构数字控制系统框图二、 D/A转换的基本原理第一节 D/A和 A/D转换的基本原理 要将数字量 D转换为模拟量 A，需要一个
2、模拟参考量 R ，使得 A = DR 若 maxA=R则 0D1即数字量 D是一个不大于 1的 n进制数。自然，这里的D是二进制数：D = a12 1 + a22 2 + + an2 n , ai (0, 1)实际中通常用一个参考电压 UREF作模拟参考量。 第一节 D/A和 A/D转换的基本原理 注意， A虽是模拟量，但并不能取任意值，而只能根据输入量 D得到某些特定值。ADO LSBD/A转换特性 三、 D/A转换器的主要技术参数 分辨力： D/A转换器分辨最小模拟量的能力。分辨率： 通常指 D/A转换器的二进制位数。 满量程 ： D/A转换器可输出模拟量的最大值。 非线性误差 ：在满量程
3、范围内偏离理想转换特性的最大值称为非线性误差。 第一节 D/A和 A/D转换的基本原理 也就是最低有效位 LSB所对应的模拟量 ，记作 RLSB 。显然位数越多， D/A转换器所能输出的最小模拟量值也越小，因而分辨力与分辨率是统一的。有时对二者不加区分。 转换精度 ： 通常以满量程相对误差来说明 D/A转换器的转换精度。建立时间 ： 从输入数字信号稳定到输出模拟信号稳定所需要的时间。(u)max为最大绝对误差。 温度系数 ： 在规定范围内，温度变化 1 时，增益、线性度、零点及偏移等参数的变化量分别称为增益温度系数、线性度温度系数、零点温度系数、偏移温度系数。 建立时间决定了 D/A转换器输出
4、信号所能达到的最小重复周期。 三、 D/A转换器的主要技术参数 第一节 D/A和 A/D转换的基本原理 四、 A/D转换的基本原理 A/D转换的过程，是一个将模拟信号变换为数字信号的编码过程。 若模拟参考量为 R，则输出数字量 D和输入模拟量 A之间的关系为 D A/R第一节 D/A和 A/D转换的基本原理 DA/D转换器AR（ UREF）A/D转换A/D转换类似用天平测量质量质量天平仪mX质量天平仪X质量天平仪mmmin数字 D永远不能精确地表示被测物体质量 mx，而只能以一个最小砝码 mmin的精度去逼近。 mmin称为量化单位。无论 mmin多小，总不能是无穷小，由 mmin不能是无穷小
5、而带来的误差称为 量化误差 。量化误差是不能消除的 。但 A/D转换得出的数字量可以提供尽可能多的有效数字，使得数据处理的总体精度大大提高。第一节 D/A和 A/D转换的基本原理 DAOLSB五、 A/D转换器的主要技术参数分辨力 ： A/D转换器分辨最小模拟量的能力。分辨率 ： A/D转换器的二进制位数。 量化误差 ： 量化误差通常是指 1个 LSB的输出变化所对应模拟量的范围。 转换精度 ： A/D转换器的转换精度不仅仅取决于量化误差，而是由多种因素决定的。 A/D转换器的转换精度一般表示为 nLSB。转换时间 ： 完成一次转换所用的时间。第一节 D/A和 A/D转换的基本原理 五、 A/D转换器的主要技术参数转换速率 ：每秒转换的次数。 转换速率与转换时间不一定是倒数关系。 第一节 D/A和 A/D转换的基本原理 两次转换过程允许有部分时间的重叠，因而转速率大于转换时间的倒数，这称作管线（ pipelining）工作方式。 例如：
