2009-7-27 1
第 7章 数 /模和模 /数转换
7.2.3 ADC的主要技术参数
7.2.1 A/D转换基本原理
7.2.2 A/D转换器工作原理
7.2 A/D转换
7.2.4 集成 A/D转换器及其应用 举例本章小结结束放映
2009-7-27 2
复习为什么要 ADC或 DAC？
组成 D/A转换器的基本指导思想？
DAC的主要技术参数？
2009-7-27 3
7.2.1 A/D转换基本原理
A/D转换目标：将时间连续、幅值也连续的模拟信号转换为时间离散、幅值也离散的数字信号。
四个步骤：采样、保持、量化、编码。
7.2 A/D转换
1,采样与保持
（ 1）将一个时间上连续变化的模拟量转换成时间上离散的模拟量称为采样。
2009-7-27 4图 7-7 采样过程示意图取样定理：设取样脉冲 s(t)的频率为 fS，输入模拟信号 x(t)的最高频率分量的频率为 fmax，
必须满足
fs ≥ 2fmax
y(t) 才可以正确的反映输入信号
(从而能不失真地恢复原模拟信号 )。
通常取 fs ＝（ 2.5～ 3） fmax 。
2009-7-27 5
（ 2）由于 A/D转换需要一定的时间，在每次采样以后，需要把采样电压保持一段时间。
s(t)有效期间，开关管 VT导通,uI向 C充电,uO
(=uc)跟随 uI的变化而变化；
s(t)无效期间，开关管 VT截止,uO (=uc)保持不变，
直到下次采样。（由于集成运放 A具有很高的输入阻抗，
在保持阶段，电容 C上所存电荷不易泄放。）
图 7-8 采样 ― 保持电路及输出波形
2009-7-27 6
2,量化和编码数字量最小单位所对应的最小量值叫做 量化单位
△ 。
将采样－保持电路的输出电压归化为量化单位 △
的整数倍的过程叫做 量化 。
用二进制代码来表示各个量化电平的过程，叫做编码 。
一个 n位二进制数只能表示 2n个量化电平，量化过程中不可避免会产生误差，这种误差称为 量化误差 。
量化级分得越多（ n越大），量化误差越小。
2009-7-27 7
划分量化电平的两种方法
（ a）量化误差大；（ b）量化误差小
2009-7-27 8
7.2.2 A/D转换器工作原理直接 A/D转换器：并行比较型 A/D转换器逐次比较型 A/D转换器间接 A/D转换器：双积分型 A/D转换器电压转换型 A/D转换器
1,逐次比较型 A/D转换器天平称重过程：砝码（从最重到最轻），依次比较，保留 /移去，相加。
逐次比较思路：不同的基准电压－－砝码 。
2009-7-27 9
图 7-9 逐次逼近型 ADC电路框图
CP D n-1D n-2 D n-3… D1D0 u0 (V) uI>uO？
0 1 0 0… 00 0.5UREF 1（ D n-1为 1） /0（ D n-1为 0）
1 D n-1 1 0… 00 0.75/0.25UREF 1（ D n-2为 1） /0（ D n-2为 0）
2 D n-1 D n-2 1… 00 … 1（ D n-3为 1） /0（ D n-3为 0）
… … … …
n-1 D n-1D n-2 D n-3… D11 … 1（ D 0为 1） /0（ D 0为 0）
基准电压
UREF
n位 A/D转换器电路由启动脉冲启动后,
2009-7-27 10
实例
8位 A/D转换器,输入模拟量 uI=6.84V，
D/A转换器基准电压 UREF=10V。
相对误差仅为 0.06%。 转换精度取决于位数。
CP D7D6D5D4D3D2D1D0 u0 (V) uI>uO
0 10000000 5 1
1 11000000 7.5 0
2 10100000 6.25 1
3 10110000 6.875 0
4 10101000 6,5625 1
5 10101100 6.71875 1
6 10101110 6.796875 1
7 10101111 6.8359375 1
uI>uO为 1
否则为 0
2009-7-27 11图 7-10 8位逐次比较型 A/D转换器波形图
2009-7-27 12
2,双积分型 A/D转换器基本原理：对输入模拟电压 uI和基准电压 -UREF
分别进行积分,将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔 T2,然后在这个时间间隔里对固定频率的时钟脉冲计数,计数结果 N就是正比于输入模拟信号的数字量信号 。
（ 1）电路组成
2009-7-27 13
图 7-11 双积分型 ADC电路① 积分器,Qn=0，对被测电压 uI进行积分；
Qn=1，对基准电压 -UREF进行积分。
② 检零比较器 C：当 uO≥0时,uC＝ 0；
当 uO＜ 0时,uC＝ 1。
③ 计数器：为 n＋ 1位异步二进制计数器。第一次计数，是从 0开始直到 2n对 CP脉冲计数，形成固定时间 T1＝ 2nTc（ Tc为 CP脉冲的周期）,T1时间到时 Qn＝ 1，使 S1从 A点转接到 B点。第二次计数，是将时间间隔 T2变成脉冲个数 N保存下来。
④ 时钟脉冲控制门 G1：当 uC =1时，门 G1打开，
CP脉冲通过门 G1加到计数器输入端。
2009-7-27 14
① 积分器,Qn=0，对被测电压 uI进行积分；
Qn=1，对基准电压 -UREF进行积分。
② 检零比较器 C：当 uO≥0时,uC＝ 0；当 uO＜
0时,uC＝ 1。
③ 计数器：为 n＋ 1位异步二进制计数器。第一次计数，是从 0开始直到 2n对 CP脉冲计数，形成固定时间 T1＝ 2nTc（ Tc为 CP脉冲的周期）,T1时间到时 Qn＝ 1，使 S1从 A点转接到 B点。第二次计数，是将时间间隔 T2变成脉冲个数 N保存下来。
④ 时钟脉冲控制门 G1：当 uC =1时，门 G1打开，
CP脉冲通过门 G1加到计数器输入端。
（ 1）电路组成
2009-7-27 15
（ 2）工作原理图 7-12 双积分型 ADC的工作波形先定时（ T1）对 uI正向积分，得到 Up,Up∝ uI；
再对 － UREF积分，积分器的输出将从 Up线性上升到零。这段积分时间是
T2,T2∝ Up∝ uI；
在 T2期间内计数器对时钟脉冲 CP计得的个数为
N,N∝ T2∝ Up∝ uI 。
由于这种转换需要两次积分才能实现，因此称该电路为双积分型 ADC。
2009-7-27 16
工作过程：
① 准备阶段,转换控制信号 CR＝ 0，将计数器清 0，并通过 G2接通开关 S2，使电容 C放电；同时，
Qn＝ 0使 S1接通 A点。
2009-7-27 17
② 采样阶段,当 t＝ 0时,CR变为高电平,开关 S2断开,积分器从 0开始对 uI积分,积分器的输出电压从 0V开始下降,即
t
IO dtuRCu 0
1
2009-7-27 18
与此同时,由于 uO＜ 0,故 uC＝ 1,G1被打开,CP
脉冲通过 G1加到 FF0上,计数器从 0开始计数 。 直到当
t＝ t1时,FF0～ FFn-1都翻转为 0态,而 Qn翻转为 1态,
将 S1由 A点转接到 B点,采样阶段到此结束 。 若 CP脉冲的周期为 Tc,则 T1＝ 2nTc。
2009-7-27 19
设 UI为输入电压在 T1时间间隔内的平均值，则第一次积分结束时积分器的输出电压为
I
C
n
IIP URC
TU
RC
Tdtu
RC
U T 21 1
0
1
2009-7-27 20
③ 比较阶段：在 t=t1时刻,S1接通 B点,-UREF加到积分器的输入端,积分器开始反向积分,uO开始从
Up点以固定的斜率回升,若以 t1算作 0时刻,此时有
t R E FIC
n
R E FPO tRC
UU
RC
TdtU
RCUu 0
2)(1
2009-7-27 21
当 t＝ t2时,uO正好过零,uC翻转为 0,G1关闭，
计数器停止计数。在 T2期间计数器所累计的 CP脉冲的个数为 N，且有 T2＝ NTC。
2009-7-27 22
若以 t1算作 0时刻，当 t＝ T2时，积分器的输出
uO＝ 0，此时则有
2009-7-27 23
I
C
n
R E F U
RC
TT
RC
U 2
2?
I
REF
C
n
U
U
TT 2
2?
可见,T2∝ UI。
由于 T1＝ 2nTc,所以有
I
REF
U
U
TT 1
2?
2009-7-27 24
结论：
可见,N∝ UI∝ uI，实现了 A/D转换,N为转换结果。
I
REF
n
C
U
UT
T
N 22
第一，如果减小 uI（即图 7-12中的 uI′），则当 t＝ T1
时,uO＝ Up′，显然 Up′＜ Up，从而有 T2′＜ T2；
第二,T1的时间长度与 uI的大小无关，均为 2nTc；
第三，第二次积分的斜率是固定的，与 Up的大小无关。
由于 T2＝ NTc，所以
2009-7-27 25
优点 1,抗干扰能力强 。 积分采样对交流噪声有很强的抑制能力；如果选择采样时间 T1为 20ms的整数倍时,则可有效地抑制工频干扰 。
缺点,转换速度较慢 。 完成一次 A/D转换至少需要 （ T1＋ T2） 时间,每秒钟一般只能转换几次到十几次 。 因此它多用于精度要求高,抗干扰能力强而转换速度要求不高的场合 。
优点 2：具有 良好的稳定性,可实现 高精度 。由于在转换过程中通过两次积分把 UI和 UREF之比变成了两次计数值之比，故转换结果和精度与 R,C无关。
2009-7-27 26
7.2.3 ADC的主要技术参数
1.分辨率分辨率是指 A/D转换器输出数字量的最低位变化一个数码时，对应输入模拟量的变化量。
通常以 ADC输出数字量的位数表示分辨率的高低,
因为位数越多,量化单位就越小,对输入信号的分辨能力也就越高 。
例如，输入模拟电压满量程为 10V，若用 8位 ADC
转换时，其分辨率为 10V/28＝ 39mV,10位的 ADC是
9.76mV，而 12位的 ADC为 2.44mV。
2009-7-27 27
2,转换误差转换误差表示 A/D转换器实际输出的数字量与理论上的输出数字量之间的差别 。 通常以输出误差的最大值形式给出 。
转换误差也叫 相对精度 或 相对误差 。 转换误差常用 最低有效位的倍数 表示 。
例如某 ADC的相对精度为 ± (1/2)LSB,这说明理论上应输出的数字量与实际输出的数字量之间的误差不大于最低位为 １ 的一半 。
2009-7-27 28
3,转换速度完成一次 A/D转换所需要的时间叫做转换时间,
转换时间越短,则转换速度越快 。
双积分 ADC的转换时间在几十毫秒至几百毫秒之间；
逐次比较型 ADC的转换时间大都在 10～ 50μs之间；
并行比较型 ADC的转换时间可达 10ns。
2009-7-27 29
7.2.4 集成 A/D转换器及其应用 举例集成 A/D 转换器规 格品 种繁 多,常 见的 有
ADC0804,ADC0809,MC14433等 。
1,ADC0804 A/D转换器
ADC0804是一种逐次比较型 A/D转换器。
2009-7-27 30
（ 1） ADC0804的主要功能及参数如下：
① 分辨率为 8位。
② 线性误差为 ± 1/2LSB。
③ 三态锁存输出,输出电平与 TTL兼容 。
④ +5V单电源供电,模拟电压输入范围 0～ 5V。
⑤ 功耗小于 20mW。
⑥ 不必进行零点和满度调整 。
⑦ 转换速度较高,可达 100μS。
2009-7-27 31
图 7-13 ADC0804引脚图
UIN+,UIN-：模拟信号输入端，可接收单极性、双极性和差模输入信号。
UREF：基准电压输入端 。
CLK：时钟信号输入端 。
CLKR：内部时钟发生器外接电阻端，与 CLK端配合可由芯片产生时钟脉冲。
（ 2） ADC0804各引脚功能说明如下：
D0～ D7：数据输出端,有三态功能,能与微机总线相接 。。
AGND：模拟信号地 。
DGND：数字信号地 。
2009-7-27 32
CS：片选信号输入端,低电平有效 。
RD：读信号输入端,低电平有效 。 当 CS和 RD
均有效时,可读取转换后的输出数据 。
WR：写信号输入端,低电平有效 。 当 CS和 WR
同时有效时,启动 A/D转换 。
INTR：转换结束信号输出端,低电平有效 。 转换开始后,INTR为高电平,转换结束时,该信号变为低电平 。 因此该信号可作为转换器的状态查询信号,
也可作为中断请求信号,以通知 CPU取走转换后的数据 。
2009-7-27 33
在工业测控及仪器仪表应用中，经常需要由计算机对模拟信号进行分析、判断、以及加工和处理，从而达到对被控对象进行实时检测、控制等目的。
2,应用举例 （组成微机数据采集系统。）
图 7-14 ADC0804组成微机数据采集系统
2009-7-27 34
当需要采集数据时，微处理器首先选中 ADC0804，
并执行一条写指令操作，此时 ADC0804的 CS和 WR
同时被置为低电平，启动 A/D转换，此后，微处理器可以去做其它工作。
100μS后,ADC0804的 INTR端由高变低，向微处理器提出中断申请，微处理器在响应中断后，再次选中 ADC0804，并执行一条读指令操作，此时
ADC0804的 CS和 RD同时被置为低电平，即可取走
A/D转换后的数据，进行分析或将其存入存储器中。
此时系统便完成了一次数据采集。
2009-7-27 35
本章小结
D/A转换器和 A/D转换器作为模拟量和数字量之间的转换电路，在信号检测、控制、信息处理等方面发挥着越来越重要的作用。
D/A转换的基本思想是 权电流相加 。电路通过输入的数字量控制各位电子开关，决定是否在电流求和点加入该位的权电流。倒 T形电阻网络是应用较广的电路结构。
2009-7-27 36
A/D转换须经过 采样、保持、量化、编码 四个步骤才能完成。采样、保持由采样－保持电路完成；量化和编码须在转换过程中实现。 逐次比较型 ADC是将输入模拟信号和 DAC依次产生的比较电压逐次比较。 双积分型 ADC则是通过两次积分，
将输入模拟信号转换成与之成正比的时间间隔，
并在该时间间隔内对时钟脉冲进行计数来实现转换的。
可供我们选择使用的集成 ADC和 DAC芯片种类很多，应通过查阅手册，在理解其工作原理的基础上，重点把握这些芯片的 外部特性 以及与其它电路的 接口方法 。
2009-7-27 37
作业题
7-6
第 7章 数 /模和模 /数转换
7.2.3 ADC的主要技术参数
7.2.1 A/D转换基本原理
7.2.2 A/D转换器工作原理
7.2 A/D转换
7.2.4 集成 A/D转换器及其应用 举例本章小结结束放映
2009-7-27 2
复习为什么要 ADC或 DAC？
组成 D/A转换器的基本指导思想？
DAC的主要技术参数？
2009-7-27 3
7.2.1 A/D转换基本原理
A/D转换目标：将时间连续、幅值也连续的模拟信号转换为时间离散、幅值也离散的数字信号。
四个步骤：采样、保持、量化、编码。
7.2 A/D转换
1,采样与保持
（ 1）将一个时间上连续变化的模拟量转换成时间上离散的模拟量称为采样。
2009-7-27 4图 7-7 采样过程示意图取样定理：设取样脉冲 s(t)的频率为 fS，输入模拟信号 x(t)的最高频率分量的频率为 fmax，
必须满足
fs ≥ 2fmax
y(t) 才可以正确的反映输入信号
(从而能不失真地恢复原模拟信号 )。
通常取 fs ＝（ 2.5～ 3） fmax 。
2009-7-27 5
（ 2）由于 A/D转换需要一定的时间，在每次采样以后，需要把采样电压保持一段时间。
s(t)有效期间，开关管 VT导通,uI向 C充电,uO
(=uc)跟随 uI的变化而变化；
s(t)无效期间，开关管 VT截止,uO (=uc)保持不变，
直到下次采样。（由于集成运放 A具有很高的输入阻抗，
在保持阶段，电容 C上所存电荷不易泄放。）
图 7-8 采样 ― 保持电路及输出波形
2009-7-27 6
2,量化和编码数字量最小单位所对应的最小量值叫做 量化单位
△ 。
将采样－保持电路的输出电压归化为量化单位 △
的整数倍的过程叫做 量化 。
用二进制代码来表示各个量化电平的过程，叫做编码 。
一个 n位二进制数只能表示 2n个量化电平，量化过程中不可避免会产生误差，这种误差称为 量化误差 。
量化级分得越多（ n越大），量化误差越小。
2009-7-27 7
划分量化电平的两种方法
（ a）量化误差大；（ b）量化误差小
2009-7-27 8
7.2.2 A/D转换器工作原理直接 A/D转换器：并行比较型 A/D转换器逐次比较型 A/D转换器间接 A/D转换器：双积分型 A/D转换器电压转换型 A/D转换器
1,逐次比较型 A/D转换器天平称重过程：砝码（从最重到最轻），依次比较，保留 /移去，相加。
逐次比较思路：不同的基准电压－－砝码 。
2009-7-27 9
图 7-9 逐次逼近型 ADC电路框图
CP D n-1D n-2 D n-3… D1D0 u0 (V) uI>uO？
0 1 0 0… 00 0.5UREF 1（ D n-1为 1） /0（ D n-1为 0）
1 D n-1 1 0… 00 0.75/0.25UREF 1（ D n-2为 1） /0（ D n-2为 0）
2 D n-1 D n-2 1… 00 … 1（ D n-3为 1） /0（ D n-3为 0）
… … … …
n-1 D n-1D n-2 D n-3… D11 … 1（ D 0为 1） /0（ D 0为 0）
基准电压
UREF
n位 A/D转换器电路由启动脉冲启动后,
2009-7-27 10
实例
8位 A/D转换器,输入模拟量 uI=6.84V，
D/A转换器基准电压 UREF=10V。
相对误差仅为 0.06%。 转换精度取决于位数。
CP D7D6D5D4D3D2D1D0 u0 (V) uI>uO
0 10000000 5 1
1 11000000 7.5 0
2 10100000 6.25 1
3 10110000 6.875 0
4 10101000 6,5625 1
5 10101100 6.71875 1
6 10101110 6.796875 1
7 10101111 6.8359375 1
uI>uO为 1
否则为 0
2009-7-27 11图 7-10 8位逐次比较型 A/D转换器波形图
2009-7-27 12
2,双积分型 A/D转换器基本原理：对输入模拟电压 uI和基准电压 -UREF
分别进行积分,将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔 T2,然后在这个时间间隔里对固定频率的时钟脉冲计数,计数结果 N就是正比于输入模拟信号的数字量信号 。
（ 1）电路组成
2009-7-27 13
图 7-11 双积分型 ADC电路① 积分器,Qn=0，对被测电压 uI进行积分；
Qn=1，对基准电压 -UREF进行积分。
② 检零比较器 C：当 uO≥0时,uC＝ 0；
当 uO＜ 0时,uC＝ 1。
③ 计数器：为 n＋ 1位异步二进制计数器。第一次计数，是从 0开始直到 2n对 CP脉冲计数，形成固定时间 T1＝ 2nTc（ Tc为 CP脉冲的周期）,T1时间到时 Qn＝ 1，使 S1从 A点转接到 B点。第二次计数，是将时间间隔 T2变成脉冲个数 N保存下来。
④ 时钟脉冲控制门 G1：当 uC =1时，门 G1打开，
CP脉冲通过门 G1加到计数器输入端。
2009-7-27 14
① 积分器,Qn=0，对被测电压 uI进行积分；
Qn=1，对基准电压 -UREF进行积分。
② 检零比较器 C：当 uO≥0时,uC＝ 0；当 uO＜
0时,uC＝ 1。
③ 计数器：为 n＋ 1位异步二进制计数器。第一次计数，是从 0开始直到 2n对 CP脉冲计数，形成固定时间 T1＝ 2nTc（ Tc为 CP脉冲的周期）,T1时间到时 Qn＝ 1，使 S1从 A点转接到 B点。第二次计数，是将时间间隔 T2变成脉冲个数 N保存下来。
④ 时钟脉冲控制门 G1：当 uC =1时，门 G1打开，
CP脉冲通过门 G1加到计数器输入端。
（ 1）电路组成
2009-7-27 15
（ 2）工作原理图 7-12 双积分型 ADC的工作波形先定时（ T1）对 uI正向积分，得到 Up,Up∝ uI；
再对 － UREF积分，积分器的输出将从 Up线性上升到零。这段积分时间是
T2,T2∝ Up∝ uI；
在 T2期间内计数器对时钟脉冲 CP计得的个数为
N,N∝ T2∝ Up∝ uI 。
由于这种转换需要两次积分才能实现，因此称该电路为双积分型 ADC。
2009-7-27 16
工作过程：
① 准备阶段,转换控制信号 CR＝ 0，将计数器清 0，并通过 G2接通开关 S2，使电容 C放电；同时，
Qn＝ 0使 S1接通 A点。
2009-7-27 17
② 采样阶段,当 t＝ 0时,CR变为高电平,开关 S2断开,积分器从 0开始对 uI积分,积分器的输出电压从 0V开始下降,即
t
IO dtuRCu 0
1
2009-7-27 18
与此同时,由于 uO＜ 0,故 uC＝ 1,G1被打开,CP
脉冲通过 G1加到 FF0上,计数器从 0开始计数 。 直到当
t＝ t1时,FF0～ FFn-1都翻转为 0态,而 Qn翻转为 1态,
将 S1由 A点转接到 B点,采样阶段到此结束 。 若 CP脉冲的周期为 Tc,则 T1＝ 2nTc。
2009-7-27 19
设 UI为输入电压在 T1时间间隔内的平均值，则第一次积分结束时积分器的输出电压为
I
C
n
IIP URC
TU
RC
Tdtu
RC
U T 21 1
0
1
2009-7-27 20
③ 比较阶段：在 t=t1时刻,S1接通 B点,-UREF加到积分器的输入端,积分器开始反向积分,uO开始从
Up点以固定的斜率回升,若以 t1算作 0时刻,此时有
t R E FIC
n
R E FPO tRC
UU
RC
TdtU
RCUu 0
2)(1
2009-7-27 21
当 t＝ t2时,uO正好过零,uC翻转为 0,G1关闭，
计数器停止计数。在 T2期间计数器所累计的 CP脉冲的个数为 N，且有 T2＝ NTC。
2009-7-27 22
若以 t1算作 0时刻，当 t＝ T2时，积分器的输出
uO＝ 0，此时则有
2009-7-27 23
I
C
n
R E F U
RC
TT
RC
U 2
2?
I
REF
C
n
U
U
TT 2
2?
可见,T2∝ UI。
由于 T1＝ 2nTc,所以有
I
REF
U
U
TT 1
2?
2009-7-27 24
结论：
可见,N∝ UI∝ uI，实现了 A/D转换,N为转换结果。
I
REF
n
C
U
UT
T
N 22
第一，如果减小 uI（即图 7-12中的 uI′），则当 t＝ T1
时,uO＝ Up′，显然 Up′＜ Up，从而有 T2′＜ T2；
第二,T1的时间长度与 uI的大小无关，均为 2nTc；
第三，第二次积分的斜率是固定的，与 Up的大小无关。
由于 T2＝ NTc，所以
2009-7-27 25
优点 1,抗干扰能力强 。 积分采样对交流噪声有很强的抑制能力；如果选择采样时间 T1为 20ms的整数倍时,则可有效地抑制工频干扰 。
缺点,转换速度较慢 。 完成一次 A/D转换至少需要 （ T1＋ T2） 时间,每秒钟一般只能转换几次到十几次 。 因此它多用于精度要求高,抗干扰能力强而转换速度要求不高的场合 。
优点 2：具有 良好的稳定性,可实现 高精度 。由于在转换过程中通过两次积分把 UI和 UREF之比变成了两次计数值之比，故转换结果和精度与 R,C无关。
2009-7-27 26
7.2.3 ADC的主要技术参数
1.分辨率分辨率是指 A/D转换器输出数字量的最低位变化一个数码时，对应输入模拟量的变化量。
通常以 ADC输出数字量的位数表示分辨率的高低,
因为位数越多,量化单位就越小,对输入信号的分辨能力也就越高 。
例如，输入模拟电压满量程为 10V，若用 8位 ADC
转换时，其分辨率为 10V/28＝ 39mV,10位的 ADC是
9.76mV，而 12位的 ADC为 2.44mV。
2009-7-27 27
2,转换误差转换误差表示 A/D转换器实际输出的数字量与理论上的输出数字量之间的差别 。 通常以输出误差的最大值形式给出 。
转换误差也叫 相对精度 或 相对误差 。 转换误差常用 最低有效位的倍数 表示 。
例如某 ADC的相对精度为 ± (1/2)LSB,这说明理论上应输出的数字量与实际输出的数字量之间的误差不大于最低位为 １ 的一半 。
2009-7-27 28
3,转换速度完成一次 A/D转换所需要的时间叫做转换时间,
转换时间越短,则转换速度越快 。
双积分 ADC的转换时间在几十毫秒至几百毫秒之间；
逐次比较型 ADC的转换时间大都在 10～ 50μs之间；
并行比较型 ADC的转换时间可达 10ns。
2009-7-27 29
7.2.4 集成 A/D转换器及其应用 举例集成 A/D 转换器规 格品 种繁 多,常 见的 有
ADC0804,ADC0809,MC14433等 。
1,ADC0804 A/D转换器
ADC0804是一种逐次比较型 A/D转换器。
2009-7-27 30
（ 1） ADC0804的主要功能及参数如下：
① 分辨率为 8位。
② 线性误差为 ± 1/2LSB。
③ 三态锁存输出,输出电平与 TTL兼容 。
④ +5V单电源供电,模拟电压输入范围 0～ 5V。
⑤ 功耗小于 20mW。
⑥ 不必进行零点和满度调整 。
⑦ 转换速度较高,可达 100μS。
2009-7-27 31
图 7-13 ADC0804引脚图
UIN+,UIN-：模拟信号输入端，可接收单极性、双极性和差模输入信号。
UREF：基准电压输入端 。
CLK：时钟信号输入端 。
CLKR：内部时钟发生器外接电阻端，与 CLK端配合可由芯片产生时钟脉冲。
（ 2） ADC0804各引脚功能说明如下：
D0～ D7：数据输出端,有三态功能,能与微机总线相接 。。
AGND：模拟信号地 。
DGND：数字信号地 。
2009-7-27 32
CS：片选信号输入端,低电平有效 。
RD：读信号输入端,低电平有效 。 当 CS和 RD
均有效时,可读取转换后的输出数据 。
WR：写信号输入端,低电平有效 。 当 CS和 WR
同时有效时,启动 A/D转换 。
INTR：转换结束信号输出端,低电平有效 。 转换开始后,INTR为高电平,转换结束时,该信号变为低电平 。 因此该信号可作为转换器的状态查询信号,
也可作为中断请求信号,以通知 CPU取走转换后的数据 。
2009-7-27 33
在工业测控及仪器仪表应用中，经常需要由计算机对模拟信号进行分析、判断、以及加工和处理，从而达到对被控对象进行实时检测、控制等目的。
2,应用举例 （组成微机数据采集系统。）
图 7-14 ADC0804组成微机数据采集系统
2009-7-27 34
当需要采集数据时，微处理器首先选中 ADC0804，
并执行一条写指令操作，此时 ADC0804的 CS和 WR
同时被置为低电平，启动 A/D转换，此后，微处理器可以去做其它工作。
100μS后,ADC0804的 INTR端由高变低，向微处理器提出中断申请，微处理器在响应中断后，再次选中 ADC0804，并执行一条读指令操作，此时
ADC0804的 CS和 RD同时被置为低电平，即可取走
A/D转换后的数据，进行分析或将其存入存储器中。
此时系统便完成了一次数据采集。
2009-7-27 35
本章小结
D/A转换器和 A/D转换器作为模拟量和数字量之间的转换电路，在信号检测、控制、信息处理等方面发挥着越来越重要的作用。
D/A转换的基本思想是 权电流相加 。电路通过输入的数字量控制各位电子开关，决定是否在电流求和点加入该位的权电流。倒 T形电阻网络是应用较广的电路结构。
2009-7-27 36
A/D转换须经过 采样、保持、量化、编码 四个步骤才能完成。采样、保持由采样－保持电路完成；量化和编码须在转换过程中实现。 逐次比较型 ADC是将输入模拟信号和 DAC依次产生的比较电压逐次比较。 双积分型 ADC则是通过两次积分，
将输入模拟信号转换成与之成正比的时间间隔，
并在该时间间隔内对时钟脉冲进行计数来实现转换的。
可供我们选择使用的集成 ADC和 DAC芯片种类很多，应通过查阅手册，在理解其工作原理的基础上，重点把握这些芯片的 外部特性 以及与其它电路的 接口方法 。
2009-7-27 37
作业题
7-6
