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1、ADC、DAC转换器的工作过程分析在含有模拟信号处理与数字信号处理的系统、网络中，会涉及到模拟信号与数字信号处 理的问题，在模拟信号与数字信号处理电路中，模拟信号处理部分与数字信号处理部分是不 能直接相接、相连的，必需通过接口将此转换为相应的信号，注入在数字电路或模拟电路中， 能实现该接口的功能，称之为ADC（模拟一数字信号转换器）、DAC （数字一模拟信号转换 器）；下面将此作一个简单的介绍。如下: 1、DAC转换的工作过程分析。在这里，简单的对T型电阻网络，DAC转换原理，作一个简单的过程分析；电路如下图所示:（图1）T型电阻网络模型，DAC转换器电原理图。（1）何谓 DAC？DAC指的是
2、 digital signals analog signals conversion 的英文缩 写，意为数字信号一模拟信号转换器。（2）DAC的作用、功能？DAC的作用是，将数字信号转换为与之相对应电平（幅值）的模 拟信号，送往模拟信号处理电路中处理；从而，实现数字信号转换为 模拟信号的接口功能。（3）实现DAC的方法有哪些？ T型电阻网络方式； 倒T型电阻网络方式； 译码器、芯片转换方式等。（4）DAC的工作过程分析。从上图图1电路中，可以看出，T型电路网络是由T型电阻网络 与反相运算器等构成；其d0d3为数字信号注入端，S0S3为数字转 换开关；Ur为基准电压；分析过程如下。当di=0（0
3、、1、2、3）时，则S0S3全部接GND，为地电位0V， 这时，输出电压uo=0V。当 di=1（0、1、2、3）时，则 S0=1（Ur），S1S3 接 GND， 其 等效电路如下：然而，根据戴维南定理，从左至右虚线处等效，可得出等效电路，如下所示:O uoRfA ooR + 2R 24由于di=0001时，即d0=1，而d3=d3=d1=0，所以上式又可写为:可得出输出电压为uo0：同理，当di=0010时，即d0d1d2d3=0010时，则输出电压uo1为:R?Ur 43R23 1当di=0100时，即d0d1d2d3=0100时，则输出电压uo2为:3R,2当di=1000时，即d0d1
4、d2d3=1000时，则输出电压uo3为:再然后，运用叠加原理，将4个电压分量相叠加，即得到T型电阻网 络的输出电压uo总：当Rf=3R时，则上式，又可化简成:在括号中的是4位2进制数按权的展开式，由此可见，输入 数字电平被转换为模拟信号电压;而且输出的模拟电压与输入的 数字量成正比；当d0d1d2d3=0000时，输出uo=0V ；当 d0d1d2d3=0001 时，uo=-1/16*Ur、；当 d0d1d2d3=1111 时， 输出 uo=-15/16*Ur。如果，输入为N位2进制数，则：u二一戋（d 2心+# L2i+ + q,2】+%,2） o2此 建一1探一10 72、ADC转换的工
5、作过程分析。在这里，简单的对逐次逼近式模数转换方式的AD转换过程，作初步的工作过 程分析；如下图所示：输出数字量输入模拟电压Ao%顺序脉冲 发生器逐次逼近 寄存器1D/A转换器13电压 比较器（图2）逐次逼近式电路模型框图（1）何谓 ADC？ADC 指的是 analog signals digital signals conversion 的英文缩写， 意为模拟信号一数字信号转换器。（2）ADC的作用、功能是什么？ADC的作用是，将模拟信号转换为与之相对应逻辑电平的数字信号， 送往数字信号处理电路中处理；从而，实现模拟信号转换为数字信号的功 能。（3）实现ADC的方式有哪些？ 逐次逼近式ADC
6、转换方式 积分式ADC转换方式 ADC转换芯片、模块方式等（4）逐次逼近式的工作过程分析。在顺序脉冲发生器中输出脉冲节拍信号，送往逐次逼近寄存器，逐次 逼近寄存器将最高位至1、其它至0，即10000000 （例：8位寄存器）， 经DAC转换后，输出模拟电压；然后，与输入模拟电压比较，若uiuo,则表明转换后的模拟电压不够大，应将至高位1保留， 即电压比较器输出高电平0；返回给逐次逼近寄存器保留。这时顺序脉冲 信号发生器发出脉冲，逐次逼近式次高位为1，及所保留的至高位为1， 送往DAC，转换后输出更大的模拟电压，与输入电压ui比较；如此一直 循环直至合适的逻辑电平序列。从图2框图可知，在逐次逼近
7、寄存器输出端，可得到数字信号；该数 字信号代表ui间接的通过AD转换后所得出的数字信号，因该数字信号携 带有输入模拟信号的原始信息；故、此电路实现了将ui模拟电压转变成 数字逻辑电平。(5)逐次逼近式ADC转换器工作原理解析。如下图所示，4位逐次逼近式AD转换器，下面对此进行解析。（图3）4位逐次逼近式AD转换器设：ui=4.53V，UR=8V；分析过程如下：在转换开始前，先将4位JK触发器清零、复位，将右移环形计数器Q1Q2Q3Q4Q5的原始状态设置为00001。转换开始时，在C脉冲上升沿的到来时，环形计数器右移一位，即 Q1Q2Q3Q4Q5=10000，FA 的 Q 端输出 1，FB、FC
8、、FD 的 Q 端均输出 0， 即d1d2d3d4=1000送入4位DAC转换器转换，转换出uo模拟电压为：hq =书（% *-3 + 亿 +（匕 *2 + （% *2） = x 8 = 4 V这时，转换出的uo与ui比较，uiuo，电压比较器输出ua=0；当下一上 升沿到来时，环形计数器受C上升沿节拍信号的控制下，又右移了一位， 即 Q1Q2Q3Q4Q5=01000，这时，因 ua=0，G1=0，Q1=0，FA触发器保留、 保持之前的状态（保留高电平1），而Q2=1，FB被至1，即FB输出高电 平1，此时，送入人。转换器的电平为1100，经AD转换后，输出更大的模拟电压uo与输入电压ui比较
9、，输出电压uo如下:从上式可知，这时，uoui，电压比较器ua输出1，即ua=1 ；当下一上升 沿到来时，环形计数器又右移了一位，Q1Q2Q3Q4Q5=00100，因ua=1， Q2=0，G1=0，Q1=0，FA保持、保留高电平 1，因 Q2=0，G5=1，FB 至 0、 复位、去除 1；因 Q3=1，G6=0，FC 至 1，这时，d1d2d3d4=1010 送入 DAC 转换器转换，转换后输出uo电压如下：这时，uoui，电压比较器A输出高电平；等下一上升沿到来时，环形计 数器又右移了一位，即Q1Q2Q3Q4Q5=00010，这时，Q1、G1均为0，FA 保留 1； Q2=0，Q3=0，G5
10、=0，FB 保持上一状态 0；因 Q1=0，Q3=0，Q4=1， G6=1，则FC保持翻转，变为0，去除1；因Q4=1，G7=0，FD翻转，Q输 出1；这时d1d2d3d4=1001，送入DA转换器转换，输出的模拟电压为：u0 =苛a , -3 + % -2 + q , 2】+ / - 2) = x (8 + 1) = 4.5 V这时uo与ui在电压比较器比较，4.5V4.53V，ua输出0；当下一上升沿 到来时，环形计数器又右移了一位，Q1Q2Q3Q4Q5=00001，这时，G8G11 门被打开，输出数字信号d1d2d3d4=1001逻辑电平。以上、是一次转换的过程，其转换过程表格如下：顺序脉冲口. :;2口气/V比较判断该位数码1是否保留110004u0u.除去31010u0u.除去410014.5UQU.保留
ADC和DAC的工作过程分析
