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第九章 数模与模数转换电路

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数模转换讲解

数模转换讲解
编码：
用二进制代码表示量化后的输入模拟电压。
量化和编码是在同一个电路中完成的。下图说明了两种量 化方法：
22
－1/15V
若用此范围表示
001会更准确
量化误差＝
量化误差＝
2
当输入电压不为 的整数倍时，必然产
23
生误差，称为量化误差。
输入为双极性时： 输出一般采用二进制补码表示。可用下图表示：
=1V
第一次积分:对输入模拟电压定 时积分，时间为T1,由控制逻辑 电路决定；
C
1 Idt I
C
CR
电容C上电压
dt
第二次积分:对参考电源VREF定
速积分， O的变化速度由
VREF,R和C决定。
31
t1时刻电容电压 c 即 o 值为：
o
权电阻网络D/A转换器
D/A 转 换
倒T型电阻网络D/A转换器 权电流型D/A转换器 权电容网络D/A转换器
器
开关树型D/A转换器
并联比较型 计数型
A/D
直接转换型 反馈比较型
转
逐次渐进型
换 器
间接转换型 双积分型（V－T变换型）
V—F变换型 3
第二节 D/A转换器 权电阻网络
一、权电阻网络D/A转换器 1.原理
非线性误差有时导致 转换特性局部非单调性， 从而引起系统不稳定。
注意：运放和参考 电源多为外接，电 阻网络和模拟开关 在集成DAC内部。
15
例：在10位倒T型电阻网络DAC中，VREF=-10V。为保证VREF偏离 标准值所引起的误差小于1/2LSB，计算VREF相对稳定度应取多少？ 解：
1.计算1/2LSB: 当输入数字量D=1时，输出电压为LSB。故：

数字技术电路课件第九章 数模与模数转换电路

数字技术电路课件第九章 数模与模数转换电路

Di 2
（MSB） D7 12 数字量输入 3 V EE = -15V
16 0.01μF
DAC0808 D/A转换器输出与输入的关系（ 设VREF=10V）
五． D/A转换器的主要技术指标
1.转换精度 （1）分辨率——D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。 输入数字量位数越多，分辨率越高。所以，在实际应用中，常用字量的位数 表示D/A转换器的分辨率。 此外，也可用 D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压之比来表示分辨率， N位D/A转换器的分辨率可表示为 1/（2n-1）。 （2）转换误差——
(LSB) D0 D1 D2 (MSB) D3 Rf
iΣ
A
+
vo
S0 2R 2R I 16 R I 16 I 8 2R
S1 I 8 R I 4 2R
S2 I 4 R I 2 2R
S3 I 2 +V R EF I
可算出，基准电流 I=VREF/R， 则流过各开关支路（从右到左）的电流分别为 I/2、I/4、I/8、I/16。 于是得总电流：
N沟道MOS管T作为开关用。 当控制信号vL为高电平时，T导通，vI经电阻Ri和T向电容Ch充电。 则充电结束后 vO=－vI=vC。 当控制信号返回低电平后，T截止。Ch无放电回路，所以vO的数值 可被保存下来。
vo
Dn-1 输入 输出
010 011 100 101
110 111 D
二． 倒T形电阻网络D/A转换器（4位）
图中S0～S3为模拟开关，由输入数码Di控制， 当Di=1时，Si接运算放大器反相输入端（虚地），电流Ii流入求和电路； 当Di=0时，Si将电阻2R接地。
所以，无论Si处于何种位置，与Si相连的2R电阻均接“地”（地或虚地）。

第9章数模和模数转换

第9章数模和模数转换


Vref 2n
i
1 LSB 2
~
Vref 2n
i
1 2
LSB


Xi
i = 0, 1, 2,…, n-1.
1 2
LSB

Vref 2n1
称为量化误差
9.3.1 ADC的工作过程
1. 采样与保持 采样：按一定的时间间隔取信号一瞬间的值。
输入信号 采样脉冲 采样信号
为采样时间
TS 为采样周期

x2 4

x3 8

Vref 23 R
x122 x2 21 x3 20

Vref 23 R
X
V0 iRf


Vref 23
Rf R
X
当 Rf
R
时， V0


Vref 23
X
9.1.4 R-2R倒梯形DAC
从每个节点(ABC)向右看，等效电阻都是2R。因
此每过一个节点，电流减小一半。
x1
Vref R

x2
Vref 2R

x3
Vref 4R



R f Vref 22 R
x122 x2 21 x3 20


Vref 23
X
其中取 R 2R f ，x1, x2 , x3 取值为0或1。
9.1.3 R-2R T形电阻网络DAC
(1) 当 x3 = x2 = 0, x1 = 1 时
普通电视图象信号，最高频率达 5.5MHz，用 24位真彩 色，采样频率用 11MHz，则转换输出码率为 264Mb ps，即 31.47MByte ps。用普通光盘可以存储约 20秒种。

数字电路与逻辑设计-第9章 数模与模数转换

数字电路与逻辑设计-第9章 数模与模数转换

II00＝0 00
R R ， ， + + - - A A + +
++
VVoo
––
++VVRR
DD33
DD22
DD11
DD00
1
0
10
V O R F (I3 I0) R R FV R (2 3 2 1 ) R R FV R (1B 01
9.1.2 倒T型电阻网络D A转换器
为减小采样信号的失真，采样开关S
的控制信号CPs的频率fs必须满足 fs≥2fimax。(fimax 为输入电压频谱
中的最高频率)
采保 采保采保 采 保采保 样持 样持样持 样 持样持
t
9.2.2并行A/D转换器
1.分压器
分压器由7个电阻串联
而成，将基准电压VR分
成1/15VR～13/15VR和
VR8个参考电压，其中前


u– u+
–+ +
uo
Auo越大，运放的 线性范围越小，必
须加负反馈才能使
其工作于线性区。
3. 理想运放工作在线性区的特点
u– u+
i– –
i+ +

∞ +
因为 uo = Auo(u+– u– )
uo 所以(1) 差模输入电压约等于 0 即 u+= u– ,称“虚短”
电压传输特性
uo +Uo(sat)
将数字量转换为模拟量的装置称为数模转换 器(简称D/A转换器或DAC)
9.1 D/A转换器
9.1 D/A转换器 9.2 A/D转换器 9.3 小结

数模模数转换

数模模数转换

退，用计算机进行分析处理。第四步，因执行控 制器一般只认模拟量，例如，左转还是右转，它 主要取决于电感的极性(正电感、还是负电感？) 速度大小是由电感或电流大小决定，运动方向和 速度(例如是向前，还是退后，是向左进还是右 退，进多少尺寸？退多少尺寸？)主要取决于执 行电机的型号、规格、机械安装、机械传动等。 需要将数字量转为模拟量(即D/A变换)。最后一 步由执行机构去完成各种操作。将被加工件生产 出来。
常见的数/模和模/数转换系统有以下几种。 一、数字控制系统
以数控为例：首先对被加工件进行摄影、 测绘，这个过程可以说由传感器完成，然后进行 量化，将具体的尺寸、形状、加工顺序…，均由 数码表示，这个过程叫A/D转换成数字信息。第 三步，将加工顺序编写成计算机可以识别的程 序。例如进刀、退刀；前进、后退、左进、后
由图可见，T3、T2、T1、T0和Tc的基极 是接在一起的，只要这些三极管的发射结压降 VBE相等，则它们的发射极处于相同的电位。
图9-9 实用的权电流型DAC
在计算各支路的电流时，可以认为2R电阻 的上端都接到了同一个电位上，因而流过每个 2R电阻的电流自左至右依次减少了1/2。为保证 所有三极管的发射结压降相等，在发射结电流较 大的三极管中按比例加大了发射结的面积，在图 中用增加发射极的数目来表示。图中的恒流源 IB0用来给TR、TC、T0~T3提供必要的基极偏置 电流。
当Di=1时，对应的Ri支路与参考电位VBEF 接通，则该支路电流为：
Ii
VREF Ri
VREF 2n-1-i R
VREF 2i 2生的电流，写成通式 为：
Ii
VREF 2n-1 R
2i
Di
根据叠加原理，总的输出电流为：
第九章 数/模转换和模/数转换

《数字电子技术基础》第9章.数模模数转换电路概要

《数字电子技术基础》第9章.数模模数转换电路概要

9.2 A/D转换电路
9.2.4 双积分A/D转换电路
图9.2.10是一个n位双积分A/D转换电路，它由积分器A1、比 较器A2、n位二进制计数器和控制逻辑电路四部分组成。
图9.2.10
双积分A/D转换电路
9.2 A/D转换电路
双积分A/D转换电路先把电压转换成中间 量时间，再将时间转换为数字量，所以也称为 V T转换电路。还可以把电压转换成其他物理 量，如先把电压转换成频率，再将频率转换为 数字量，即V F转换电路。上述介绍的转换方 法属于间接转换，双积分A/D转换电路是间接 转换方法中应用最为普遍的电路。逐次比较、 并行比较等A/D转换方法直接将电压转换为数 字，属于直接转换法。
图9.1.4
权电阻网络D/A转换电路
9.1 D/A转换电路
9.1.2 倒T电阻网络
n位倒T电阻网络D/A转换电路原理图如图9.1.5所示。
图9.1.5
倒T电阻网络D/A转换电路
9.1 D/A转换电路
9.1.3 权电流D/A转换电路
倒T电阻网络D/A转换电路中的模拟开 关存在着导通电阻和导通压降，它们会引 起流过各支路的电流变化，产生转换电流 误差问题。为了改进倒T电阻网络D/A转 换电路的精度，可以采用恒流源代替各支 路电阻产生电流的权电流D/A转换电路。
9.2 A/D转换电路
A/D转换是D/A转换的逆过程，在A/D转换 电路中，将一个输入连续的模拟信号变换为输 出离散的数字信号。若模拟参考量为UERF，则 输出数字量D和输入模拟量A之间的关系为
9.2 A/D转换电路
9.2.1 采样-保持电路
在A/D转换过程中， 持电路，使输入A/D转 换电路的信号在一次转 换时间内保持不变。 所谓采样就是将一 个时间上连续变化的模 拟量转换为时间上离散 的模拟量。图9.2.3表 示出了模拟信号与采样 信号的波形关系。 图9.2.3 模拟信号采样过程

第9章 数模转换和模数转换

第9章 数模转换和模数转换

。
数字电路与逻辑设计
Rf
（2）求和放大器A：为 一个接成负反馈的理想 运算放大器。即：AV＝ ∞，iI＝0，Ro＝0。由于 负反馈，存在虚短和虚 断，即V－≈V＋＝0， iI＝ 0。
I A vO
VREF
输入数字Di=1时，开关Si将电阻23-iR接到基准电压VREF上， 在23-iR上的电流为
Ii VREF VREF i D = D 2 i i 23 i R 23 R
2
i
VREF ()
注意：该电路转换精度较高，
虑的是恒流源特性问题。
RI f4 2
但电路结构较复杂，主要考 vo I Rf Rf4I (20 D0 21 D1 22 D2 23 D3 )
2 D
i 0
3
i
数字电路与逻辑设计
改进：采用具有电流负 反馈的BJT恒流源电路 的权电流D/A转换器：
数字电路与逻辑设计
第9章 数模转换和模数转换
本章要点 本章分别讲授了数模转换和模数转换的基本原理和常 见的典型电路。文中主要介绍数模转换的基本原理，数模 转换器的转换精度和转换速度，分别介绍了权电阻网络数 模转换器，倒 T型电阻网络数模转换器和权电流型数模转 换器；然后介绍了模数转换的一般原理和步骤，分别介绍 了并联比较型模数转换器，逐次逼近型和双积分型模数转 换器的工作原理。
Rf VREF 3 2Rf VREF 3 i i vO I Rf Rf I i ( D 2 ) ( D 2 ) i i 3 4 R 2 i 0 R 2 i 0 i 0
3
若取反馈电阻Rf=R/2，则输出模拟电压表达式为
VREF 3 vO I Rf 4 ( Di 2i ) 2 i 0

数模转换和模数转换

数模转换和模数转换
• 常用的D/A转换器有T型(倒T型)电阻网络D/A转换器、权电阻网络D/A 转换器、权电流D/A转换器及电容型D/A转换器等等。这里只介绍一 下倒T型电阻网络D/A转换器。
• 1.倒T型电阻网络D/A转换器 • 如图9-1-2所示为一个4位倒T型电阻网络D/A转换器(按同样结构可将
它扩展到任意位)，它由数据锁存器(图中未画)、模拟电子开关 (S0~S3) , R~ 2R倒T型电阻网络、运算放大器(A)及基准电压U REF组 成。
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9. 2 模数转换电路
• 3. ADC0809应用说明 • (1)ADC0809内部带有输出锁存器，可以与AT89S51单片机直接相连。 • (2)初始化时，使ST和OE信号全为低电平。 • (3)送要转换的那一通道的地址到A,B,C端口上。 • (4)在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。 • (5)是否转换完毕，可以根据EOC信号来判断。 • (6)当EOC变为高电平时，这时给GE为高电平，转换的数据就输出给
的取样频率由取样定理确定。 • 根据采样定理，用数字方法传递和处理模拟信号，并不需要信号在整
个作用时间内的数值，只需要采样点的数值。所以，在前后两次采样 之间可把采样所得的模拟信号暂时存储起来以便将其进行量化和编码。 • 2.量化和编码 • 经过采样、保持后的模拟电压是一个个离散的电压值。对这么多离散 电压直接进行数字化(即用有限个。
• 1.集成D/A转换器DA7520 • 常用的集成D/A转换器有DA7520,DAC0832,DA00808 , DA01230,
MC1408、AD7524等，这里只对DA7520做介绍。 • DA7520的外引线排列及连接电路如图9-1-3所示. • DA7520的主要性能参数如下: • (1)分辨率:十位; • (2)线性误差 • (3)转换速度

第九章数模（DA）和模数（AD）转换电路

第九章数模（DA）和模数（AD）转换电路

第九章 数模（D/A ）和模数（A/D ）转换电路一、 内容提要模拟信号到数字信号的转换称为模—数转换，或称为A/D （Analog to Digital ），把实现A/D 转换的电路称为A/D 转换器（Analog Digital Converter ADC ）；从数字信号到模拟信号的转换称为D/A （Digital to Analog ）转换，把实现D/A 转换的电路称为D/A 转换器（ Digital Analog Converter DAC ）。

ADC 和DAC 是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口。

二、 重点难点本章重点内容有：1、D/A 转换器的基本工作原理（包括双极性输出），输入与输出关系的定量计算；2、A/D 转换器的主要类型（并联比较型、逐次逼近型、双积分型），他们的基本工作原理和综合性能的比较；3、D/A 、A/D 转换器的转换速度与转换精度及影响他们的主要因素。

三、本章习题类型与解题方法 DAC网络DAC 权电阻 ADC 直接ADC间接ADC权电流型DAC权电容型DAC开关树型DAC输入/输出方式 并行 串行 倒梯形电阻网络DAC这一章的习题可大致分为三种类型。

第一种类型是关于A/D 、D/A 转换的基本概念、转换电路基本工作原理和特点的题目，其中包括D/A 转换器输出电压的定量计算这样基本练习的题目。

第二种类型是D/A 转换器应用的题目，这种类型的题目数量最大。

第三种类型的题目是D/A 转换器和A/D 转换器中参考电压V REF 稳定度的计算，这种题目虽然数量不大，但是概念性比较强，而且有实用意义。

（一）D/A 转换器输出电压的定量计算【例9 -1】图9 -1是用DAC0830接成的D/A 转换电路。

DAC0830是8位二进制输入的倒T 形电阻网络D/A 转换器，若REF V =5 V ，试写出输出电压2O V 的计算公式，并计算当输人数字量为0、12n - (72)和2n -1(82-1)时的输出电压。

第9篇数模和模数转换精品PPT课件

第9篇数模和模数转换精品PPT课件

n1
(Di 2i )
i 0
为提高D/A转换器的精度，对电路参数的要求： (1)基准电压稳定性好； (2) 倒T形电阻网络中R和2R电阻比值的精度要高； (3) 每个模拟开关的开关电压降要相等； (4)为实现电流从高位到低位按2的整数倍递减，模拟开关 的导通电阻也相应地按2的整数倍递增。
为进一步提高D/A转换器的精度，可采用权电流型D/A转换器。
计算机进行数字处 理（如计算、滤 波）、保存等
用模拟量作为 控制信号
模拟 传感器
A/D 转换器
数字控制 计算机
D/A 转换器
模拟 控制器
工业生产过程控制对象
ADC和DAC已成为计算机系统中不可缺少的接口电路。
2
9 模数与数模转换器
3
第9章 数模和模数转换
9.1 D/A转换器 9.2 A/D转换器
＝1×24＋1×23＋0×22＋0×21＋1×20
数字量是用代码按数位组合而成的，对于有权码， 每位代码都有一定的权值，如能将每一位代码按其权的 大小转换成相应的模拟量， 然后将这些模拟量相加，即 可得到与数字量成正比的模拟量， 从而实现数字量-模拟 量的转换。
9
10
2、D/A转换器的组成
基准电压
R
R
R
I/16
I/8
I/4
I/2 I
输出 模拟电压
+VREF
基准电压
电阻网络
Di=0, Si则将电阻2R接地 Di=1, Si接运算放大器反相端，电流Ii流入求和电路14
D/A转换器的倒T型电阻网络
(LSB)
(MSB)
D0
D1
D2
D3 iΣ
Rf
−

《数字电子技术(第二版)》 第9章 模拟量与数字量的转换

《数字电子技术(第二版)》 第9章 模拟量与数字量的转换

9.1.1 D/A转换器的基本原理
基 本 原 理
将输入的每一位二进制代码按其权的大小转 换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟 量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比， 这样便实现了从数字量到模拟量的转换。
d0 输入 d1
…
dn －1
D/A
uo 或 io 输出
转 换 特 性
D/A转换器的转换特性，是指其输出模拟量和输入数字量之 间的转换关系。图示是输入为3位二进制数时的D/A转换器的 转换特性。理想的 D/A转换器的转换特性，应是输出模拟量 与输入数字量成正比。即：输出模拟电压 uo=Ku×D或输出模 拟电流io=Ki×D。其中Ku或Ki为电压或电流转换比例系数，D 为输入二进制数所代表的十进制数。如果输入为 n 位二进制 数dn-1dn-2…d1d0，则输出模拟电压为：
9.1.2 T型电阻网络数模转换器
数码di=1（i=0、1、2、3），即为高电平时，则由其控制的 模拟电子开关Si自动接通左边触点，即接到基准电压UR上； 而当di=0，即为低电平时，则由其控制的模拟电子开关Si自 动接通右边触点，即接到地。
d3d2d1d0=0001时的电路：
用戴维南定理从 左至右逐级对各 虚线处进行等效。
由图可得输出电Байду номын сангаас为：
由于d0=1、 d3=d2=d1=0，所以上式又可写为：
同理，当d3d2d1d0=0010时的输出电压为： 当d3d2d1d0=0100时的输出电压为： 当d3d2d1d0=1000时的输出电压为：
应用叠加原理将上面4个电压分量叠加，即得T形电阻网络数 模转换器的输出电压为：
4位逐次逼近型A/D转换器
工作原理 为了分析方便，设D/A转换器的参考电压为UR=8V，输入的模拟 电压为ui=4.52V。 转换开始前，先将逐次逼近寄存器的4个触发器FA～FD清0，并 把环形计数器的状态置为Q1Q2Q3Q4Q5=00001。 第1个时钟脉冲C的上升沿到来时，环形计数器右移一位，其 状态变为10000。由于Q1=1，Q2、Q3、Q4、Q5均为0，于是触 发器FA被置1，FB、FC和FD被置0。所以，这时加到D/A转换器 输入端的代码为d3d2d1d0=1000 ，D/A转换器的输出电压为：
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第九章 数模与模数转换电路9.1 基本要求1.熟练掌握D/A 转换器的电路结构及工作原理。

2.了解D/A 转换器的主要技术指标。

3.熟悉A/D 转换器的电路结构和工作原理。

4.了解A/D 转换器的主要技术指标。

9.2 解答示例及解题技巧9.4 10位倒T 型电阻网络D/A 转换器如图题9.4所示，当R =R f 时： （1）试求输出电压的取值范围；（2）若要求电路输入数字量为200H 时输出电压V O =5V ，试问V REF 应取何值？ 解：（1） in i nDR R V V 2210i1f R E F o ∑-=-=当R =R f 时 ii i n i nDV DV V 22229i10REF 10iREF o ∑∑=-=-=-=当数字量全0时： V o =0V 当数字量全1时： R E F 1010REF o 10241023)12(2V V V -=--=输出电压的取值范围： 0V ～REF10241023V -（2）(200)H =(1000000000)B =(512)DV10551210242290io10REF -=⨯-=-=∑=ii DV V(LS B)(M S B )R RRRfv O图题9.49.5 n 位权电阻D/A 转换器如图题9.5所示。

（1）试推导输出电压v O 与输入数字量之间的关系式；（2）如n=8，V REF =-10V ，当R f =1/8R 时，如输入数码为20H ，试求输出电压值。

Ov n-1n-2n-3V R EF图题9.5解：（1）00REF 2-n 2REF 1-n 1REF )2()2()2(D R V D R V D R V I n n ⋅++⋅+⋅=--∑ )222(0022-n 11-n R E F D D D R V n n +++=--in i DRV 21iR E F ∑-==in i DRR V R I V 21ifREF f o ∑-=∑-=-=（2）n=8，V REF =-10V ，当R f =1/8R 时，in i DV 28101io ∑-==将输入数码 (20)H =(32)D 代入上式，得： V o =40V9.8在图9.2－8所示的4位逐次比较型A/D 转换器中，设V REF =10V ，v I =8.26V ，试画出在时钟脉冲作用下v /O 的波形并写出转换结果。

解：D/A 转换器输出电压ii in i nDDV V 2210223i41iREF 'o∑∑=-===第1个CP 脉冲作用下，D 3 D 2 D 1 D 0=1000，V581610'o =⨯=V ，V I =8.26V ，V I >V o ’，产生比较结果V C =1。

此结果将在下一个CP 脉冲作用下存入FF 4，使Q 4=D 3=1。

第2个CP 脉冲作用下，D 3 D 2 D 1 D 0=1100，V5.74161081610'o =⨯+⨯=V ，V I =8.26V ，V I >V o ’， 产生比较结果使V C =1。

此结果将在下一个CP 脉冲作用下存入FF 3，使Q 3=D 2=1。

第3个CP 脉冲作用下，D 3 D 2 D 1 D 0=1110，V75.8216104161081610'o =⨯+⨯+⨯=V ，V I =8.26V ，V I <V o ’， 产生比较结果使V C =0。

此结果将在下一个CP 脉冲作用下存入FF 2，使Q 2=D 1=0。

第4个CP 脉冲作用下，D 3 D 2 D 1 D 0=1101，V125.8116104161081610'o =⨯+⨯+⨯=V ，V I =8.26V ，V I >V o ’， 产生比较结果使V C =1。

在第5个CP 脉冲作用下，可将其存入FF 1，使Q 1=D 0=1。

5个CP 脉冲作用后，4位逐次比较型A/D 转换器完成一次转换。

与V I =8.26V 成正比的转换结果Q 3 Q 2 Q 1 Q 0= 1101。

在时钟脉冲作用下v /O 的波形如图T9.8所示。

C Po 1(32V t45图T9.89.10 在某双积分型A/D 转换器中，计数器为十进制计数器，其最大计数容量为（3000）D 。

已知计数时钟频率f cp =30kHz ，积分器中R=100k Ω，C=1μF ，输入电压v I 的变化范围为0～5V 。

试求：（1）第一次积分时间T1；（2）求积分器的最大输出电压|V O max |；（3）当V REF =10V ，第二次积分计数器计数值λ=（1500）10时，输入电压v I 的平均值为多少？解：（1）第一次积分时间是固定的，它应该是计数器计满(3000)D 时所对应的时间： S 1.010301033000331=⨯⨯=⨯=CP T T（2）第一次积分时： t RCV dt V RCV I I o 1-=-=⎰当t =T 1，V I 取5V 时，得V o 的最大值|V Omax |。

V 51.01010100563omax =⨯⨯=-V （3）由第一次积分得：1I omax T RCV V -=第二次积分： o ma xR E F o 1V dt VRCV +--=⎰o m a xR E FV t RC V += T =T 2时，V o =0，得：1I 2R E F T RCV T RCV =将T 2=λT CP 代入，得： V510301.0101500λ31CPREF I =⨯⨯⨯==T T V V9.3 习题答案9.1 D/A 转换器，其最小分辨电压V LSB =4mV ，最大满刻度输出电压V om =10V ，求该转换器输入二进制数字量的位数。

该转换器输入二进制数字量的位数为12。

9.2 在10位二进制数D/A 转换器中，已知其最大满刻度输出模拟电压V om =5V ，求最小分辨电压V LSB 和分辨率。

121omSLB -=nV V最小分辨电压 mV51023512om SLB ≈=-=nV V分辨率001.01023112112110≈=-=-n9.3在图9.1－5中所示4位权电流D/A 转换器中，已知V REF =6V ，R 1=48k Ω，当输入D 3D 2D 1D 0=1100时，v o =1.5V ，试确定R f 的值。

in i nDR R V V 221i1f REF o ∑-==Ω=⋅=∑-=k 16221iREF 1o f in i nDV R V R9.6 图题9.6所示电路可用作阶梯波发生器。

如果计数器是加/减计数器，它和D/A 转换器相适应，均是10位（二进制），时钟频率为1MHz ，求阶梯波的重复周期，试画出加法计数和减法计数时D/A 转换器的输出波形（使能信号S=0，加计数；S=1，减计数）。

V R EF9D D 0D /A 转换器2加/减计数器10Q Q 9S C POv图题9.6ii in i nDR R V DR R V V 22229i101f REF 1i1f REF o ∑∑=-===i i D K 29i ∑==当D/A 转换器的输入为000H 时，0o =K V 。

当D/A 转换器的输入为3FFH 时，1023o=KV 。

S=0时，加法计数，D/A 转换器的输出波形见图T9.6。

S=1时，减法计数，D/A 转换器的输出波形见图T9.6。

S =1时，减法计数阶梯波的重复周期T =2n T PC =1024×10-6≈1mS9.7 在A/D 转换过程中，取样保持电路的作用是什么？量化有哪两种方法，他们各自产生的量化误差是多少？应该怎样理解编码的含义，试举例说明。

在A/D 转换过程中，取样保持电路的作用是：对输入的模拟信号在一系列选定的瞬间取样，并在随后的一段时间内保持取样值，以便A/D 转换器把这些取样值转换为输出的数字量。

图T9.7表示出的是两种量化方法。

其中图T9.7(a)的最大量化误差为Δ。

图T9.7(b)的最大量化误差为Δ/2。

00000101001110010111011100000101001110010111011101/82/83/84/85/86/87/81V ΔΔΔΔΔΔΔΔ01234567========(7/8)V 6/85/84/83/82/81/801V 13/1511/159/157/155/153/151/150ΔΔΔΔΔΔΔΔ01234567========(14/15)V 12/1510/158/156/154/152/150模拟电平二进制代码代表的模拟电平模拟电平二进制代码代表的模拟电平（a ）（b ）图T9.7把量化的数值用二进制代码表示，称为编码。

这个二进制代码就是A/D 转换的输出结果。

例如：要把0～+1V 的模拟电压信号转换成3位二进制代码，这时便可以取Δ=（1/8）V ，并规定凡数值在0～（1/8）V 之间的模拟电压都当作0×Δ看待，用二进制的000表示；凡数值在（1/8）V ～（2/8）V 之间的模拟电压都当作1×Δ看待，用二进制的001表示，……等等，如图T9.7（a ）所示。

其中的8组二进制代码即为对应的量化值的编码。

9.9 在图9.2－8所示的4位逐次比较型A/D 转换器中，若将位数n 扩大为10，已知时钟频率为1MHz ，则完成一次转换所需时间是多少？如果要求完成一次转换的时间小于100μS ，问时钟频率应选多大？完成一次转换所需时间是： T =(n+1) T CP =11S如果要求完成一次转换的时间小于100μS ，时钟频率应大于110kHz 。

9.11在图9.2—9 所示双积分型A/D 转换器中，设时钟脉冲频率为f cp ，其分辨率为n 位，写出最高的转换频率表达式。

CPmax 221f f n⨯⨯=9.12 在双积分型A/D 转换器中，输入电压v I 和参考电压V REF 在极性和数值上应满足什么关系？如果|v I |>|V REF |，电路能完成模数转换吗？为什么？在双积分型A/D 转换器中，输入电压v I 和参考电压V REF 在极性上应相反，数值上应满足|v I |<|V REF |。

若|v I |>|V REF |，会使第二次积分时间T 2大于第一次积分时间T 1，从而使第二次积分时的计数值大于2n，这一数字量不再与输入模拟电压成正比，所以不能完成正常的模数转换。

9.13 在应用A/D转换器做模数转换过程中应注意哪些主要问题，如某人用满度为10V的8位A/D转换器对输入信号为0.5V范围内的电压进行模数转换，你认为这样使用正确吗？为什么？在应用A/D转换器做模数转换过程中应注意以下主要问题：1.了解各控制信号的转换时序。

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