高精度数模转换器AD420及其与MSP430的接口技术

摘要：AD420是具有灵活串行数字接口的16住数模转换器，它带有SPI和Microwire总线接口，使用方便、性价比高。介绍了AD420的引脚功能、电气特性,阐述了AD420与MSP 430的接口技术，并给出了在MSP430控制下的实际应用电路及程序。

关键词：AD420；D/A转换；MSP430；电流环

1 概述

AD420是ADI公司生产的高精度、低功耗全数字电流环输出转换器。AD420的输出信号可以是电流信号，也可以是电压信号。其中电流信号的输出范围为4mA~20mA，0mA~2 0mA或0mA~24mA，具体可通过引脚RANGE SELECTl，RANGE SELECT2进行配置。当需要输出电压信号时，它也能从一个隔离引脚提供电压输出，这时需外接一个缓冲放大器，可输出0V～5V，0V~10V，±5V或±10V电压。

AD420具有灵活的串行数字接口(最大速率可达3.3 Mb/s)，使用方便、性价比高、抑制干扰能力强，非常适合用于高精度远程控制系统。AD420与单片机的接口方式有2种：3线制和异步制。单片机系统通过AD420可实现连续的模拟量输出。其主要特点如下：宽泛的电源电压范围为12 V~32 V，输出电压范围为0V~-2.5 V；

带有3线模式的SPI或Microwire接口，可采集连续的模拟输入信号，采用异步模式时仅需少量的信号线；

数据输出引脚可将多个AD420器件连接成菊链型；

上电初始化时，其输出最小值为0 mA，4 mA或O V；

具有异步清零引脚，可将输出复位至最小值(0mA、4 mA或0V)；

BOOST引脚可连接一个外部晶体管来吸收回路电流，降低功耗；

只需外接少量的外部器件，就能达到较高的精度。

AD420采用24引脚SOIC和PDIP封装，表1是其引脚功能说明。

2 工作原理

在AD420中，二阶调节器用于保持最小死区。从调节器发出的单字节流控制开关电流源，两个连续的电阻电容装置进行过滤。电容为电流输出额外增加的器件。输出电流则简单显示为4 mA～20 mA，OmA～20mA或0mA～24mA。AD420采用BiCMOS工艺，能够适合高性能的低电压数字逻辑和高电压模拟电路。

如果需要，AD420同样能够提供电压输出代替电流环输出。增加了一个额外的电压放大器使用户得到OV~5 V，0V～10V，±5V或±10V的电压。

AD420有一个环路故障检测电路。当开环或者供电电压不足使IOUT电压超过限制电压时会产生警报。故障检测端为低电平触发，所以可以用一个上拉电阻器同时连接至多个AD 420的故障检测端，上拉电阻器可以接至VLL端或外接5 V逻辑电压。

IOUT电流由一个PMOS晶体管和内置放大器控制。内置电路提供故障输出，避免使用

窗口限制比较器，这就要求在故障检测端输出有效之前需要一个实际的误差输出。反之，当AD420输出级的内置放大值低于l V的驱动值时，信号就会产生。因此，故障输出端在跳转限制达到要求之前保持不变。由于比较在输出放大反馈网络内进行，输出精度通过开环增益保持稳定，在故障检测输出变为有效之前没有输出误差。3个数字接口，包括数据输入、CLOCK、LATCH。如果用户想要使本质安全应用电路具有最少的流电隔离器数目，可将A D420配置在异步模式下工作，这种模式可将LATCH通过一个限流电阻连接到Vcc来实现。数据的值通过O，1进行组合来构造信息并触发LATCH信号。

2.1 时序操作

如图1所示，AD420采用∑-△架构进行A/D转换，由于其内部结构固有的单调性以及高分辨率，因此特别适合工业控制环境的相对低带宽需求。

2.2 电流模式输出

如图2所示，AD420在不需要任何外部有源器件的情况下能提供4 mA~20 mA、0 mA ~20 mA及0mA~24mA电流输出。滤波电容Cl和C2可选择低成本的陶瓷电容。为了满足

满量程3 ms的快速响应，应选用低电介质吸收电容，其中C1=O.OlμF，C2=0.0lμF。

2.3 电压模式输出

如图3所示，由于AD420是一个单电源器件，必须在VOUT引脚增加一个外部缓冲放大器。其两级电压输出范围如表2所列。

2.4 可选范围及零点调整

用户若希望获得低于指定值的偏移和增益误差，可用图4给出的简单方法来调整这些参数。选用低漂移电阻要谨慎，因为它们会影响DAC的温度漂移性能。调整算法采用迭代法。在4 mA～20 mA模式下，AD420的参数调整方法如下所示：

1)偏移调整。设所有输入为0，调节调零电阻(RZERO)使输出电流为4.00000 mA。

2)增益调整。设所有输入为1，调节调零电阻(RZERO)使输出电流为19.99976 mA。

重复第一和第二步，直到两端的精度都达到要求。

在BOOST引脚以及电源之间连接一个5 kΩ电阻(RSPAN2)可使增益提高+0.8％。

由于RSPAN电阻可变化到最大值500 Ω，在RSPAN电阻和基准输入电阻(30 kΩ)的作用下，基准输入端电压将受到影响。当调整RSPAN2电阻的大小时，三者共同影响将使基准输入电压误差在-O.8％~+0.8％范围内变化。

3 基于MSP430的接口应用及编程

硬件接口电路如图5所示。MSP430的串口通信模块可用两种方式实现：一是直接采用硬件通用串行同步/异步模块(USART)；二是通过定时器模块实现串口通信功能。这两种方式有很大的区别：前者USART模块是在一系列寄存器设置后，由硬件自动实现数据的移进和移出来完成串行通信的功能，同时还能实现两种通信协议，即UART异步通信协议和SP I同步通信协议；后者是在定时器的作用下，人工通过用户软件控制，逐位地将数据由端口

发送或接收，因此常称为软件串行口。

MSP430的发送或接收主要是移位寄存器在起作用。两个缓存器都是采用移位寄存器加缓存的结构。接收时，当移位寄存器将接收来的数据位流组合满一个字节后，保存到接收缓存URXBUF；发送时，是将发送缓存UTXBUF内的数据逐一送至发送端口。发送和接收两个移位寄存器的移位时钟都是波特率发生器产生的时钟信号BITCLK。MSP430的接收和发送分别使用两个寄存器，为全双工。

对于没有SPI总线的单片机，可用MSP430的I/0口模拟SPI总线，程序如下：

MSP430x13x系列的硬串口具有SOI模式，编程更为简单，其初始化程序如下：

解读高速数模转换器(DAC)的建立和保持时间

解读高速数/模转换器(DAC)的建立和保持时间Oct 10, 2007 摘要：本应用笔记定义了高速数/模转换器(DAC)的建立和保持时间，并给出了相应的图例。高速DAC的这两个参数通常定义为“正、负”值，了解它们与数据瞬态特性之间的关系是一个难点，为了解决这些难题，本文提供了一些图例。 介绍 为了达到高速数/模转换器(DAC)的最佳性能，需要严格满足数字信号的时序要求。随着时钟频率的提高，数字接口的建立和保持时间成为系统设计人员需要重点关注的参数。本应用笔记对建立和保持时间进行详尽说明，因为这些参数与Maxim的高性能数据转换方案密切相关。 定义建立和保持时间 建立时间(t S)是相对于DAC时钟跳变，数据必须达到有效的逻辑电平的时间。保持时间(t H)则定义了器件捕获/采样数据后允许数据发生变化的时间。图1给出了相对于时钟上升沿的建立和保持时间。特定器件的时钟信号有效边沿可能是上升/下降沿，或由用户选择，例如MAX5895 16位、500Msps、插值和调制双通道DAC，CMOS输入。 图1. 相对于时钟信号上升沿的建立和保持时间 采用CMOS技术设计的数字电路通常将电源摆幅的中间值作为切换点。因此，时间参考点定在信号边沿的中点。图1波形标明了器件在典型条件下的建立和保持时间。注意此时定义的这两个参数均为正值，但在建立或保持时间出现负值时将会令人迷惑不解。 MAX5891 600Msps、16位DAC为这一中间值状态提供了很好的学习实例。该器件的建立时间为-1.5ns，而保持时间为2.6ns。图2给出MAX5891的最小建立时间。注意，实际应用中，数据通常在采样时钟跳变后发生变化。图3给出了相同器件的最小保持时间。

数模及模数转换器习题解答

数模及模数转换器习题解答

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自我检测题 1.就实质而言，D/Ａ转换器类似于译码器,A/D 转换器类似于编码器。 2.电压比较器相当于１位A/D 转换器。 3．Ａ/D 转换的过程可分为 采样 、保持、量化、编码4个步骤。 ４．就逐次逼近型和双积分型两种A ／D 转换器而言, 双积分型 的抗干扰能力强, 逐次逼近型 的转换速度快。 5.A/Ｄ转换器两个最重要的指标是分辨率和转换速度。 ６．8位D ／A 转换器当输入数字量只有最低位为１时,输出电压为0.02V ,若输入数字量只有最高位为1时,则输出电压为 V 。 Ａ．0.０３9 B ．2.５6 C ．１.２7 D ．都不是 7.D/A 转换器的主要参数有 、转换精度和转换速度。 A ．分辨率 B ．输入电阻 C ．输出电阻 Ｄ．参考电压 8．图T7.８所示R-２Ｒ网络型D/A 转换器的转换公式为 。 R R R I V REF 2R 2R 2R 2R 2R S 3 S 2 S 1 S 0 D 3 D 2 D 1 D 0 R F =R A + -v O i ∑ 图T ７.8 A ．∑ =?- =3 3 REF o 22 i i i D V v ??B ．∑=?- =3 4 REF o 2 232i i i D V v ??C ．∑=?- =3 4 REF o 2 2 i i i D V v ??D ．∑=?= 3 4 REF o 2 2 i i i D V v ９.D/A 转换器可能存在哪几种转换误差?试分析误差的特点及其产生误差的原因。 解:D/A 转换器的转换误差是一个综合性的静态性能指标,通常以偏移误差、增益误差、非线性误差等内容来描述转换误差。 偏移误差是指D/Ａ转换器输出模拟量的实际起始数值与理想起始数值之差。 增益误差是指实际转换特性曲线的斜率与理想特性曲线的斜率的偏差。 D/A 转换器实际的包络线与两端点间的直线比较仍可能存在误差,这种误差称为非线性误差。 1０．比较权电阻型、R -2R 网络型、权电流型等Ｄ/A 转换器的特点,结合制造工

什么是DAC(数模转换器)

什么是DAC(数模转换器) 随着数字技术，特别是计算机技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测等领域，为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的实际对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等），要使计算机或数字仪表能识别、处理这些信号，必须首先将这些模 拟信号转换成数字信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路--模数和数模转换器。将模拟信号转换 成数字信号的电路，称为模数转换器（简称A/D 转换器或ADC,Analog to DigitalConverter）；将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器（简称 D/A 转换器或DAC,Digital toAnalog Converter）；A/D 转换器和D/A 转换器已成为计算机系统中不可缺少的接口电路。为确保系统处理结果的精确度，A/D 转换器和D/A 转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现快速变化信号的实时控制与检测，A/D 与D/A 转换器还要求具有较高的转换速度。转换精度与转换速度是衡量A/D 与D/A 转换器的重要技术指标。随着集成技术的发展，现 已研制和生产出许多单片的和混合集成型的A/D 和D/A 转换器，它们具有愈 来愈先进的技术指标。本章将介绍几种常用A/D 与D/A 转换器的电路结构、 工作原理及其应用。数模(D/A)转换器转换原理数字量是用代码按数位组合起来表示的，对于有权码，每位代码都有一定的位权。为了将数字量转换成模拟量，必须将每1 位的代码按其位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总模拟量，从而实现了数字—模拟转换。这就是组成D/A 转换器的基本指导思想。图11.1.1 表示了4 位二进制数字量与经过D/A 转换后输出的电压模拟量之间的对应关系。由图11.1.1 还可

AD76816高速数模转换器(中文)

AD768 16-Bit 高速数模转换器 特性 刷新率：30 MSPS 分辨率：16-Bit 线性度: 1/2 LSB DNL @ 14 Bits 1 LSB INL @ 14 Bits 最快建立时间: 满量程25 ns ,精度0.025% SFDR @ 1 MHz 输出: 86 dBc THD @ 1 MHz 输出: 71 dBc 低干扰脉冲: 35 pV-s 功率消耗: 465 mW 片上基准源：2.5 V 边沿触发锁存器 乘法参考能力 应用 任意波形发生器 通信波形重建 矢量图形显示 产品描述 AD768是16-Bit高速数模转换器（DAC）提供优良的交流和直流性能。AD768是ADI公司的先进双极CMOS制造（abcmos）处理，结合双极晶体管的速度，激光微调薄膜电阻的精度和有效CMOS逻辑。一个分段电流源架构与专有开关技术相结合，以减少毛刺能量来获得最大化的动态精度。边沿触发输入锁存器和一个温度补偿的带隙基准源已集成，提供一个完整的单片DAC解决方案。 AD768是电流输出DAC标称满量程输出电流20mA和一个1K 的输出阻抗。差分电流输出提供支持单端或差分应用。电流输出可以绑接输出电阻提供电压输出，或连接到高速放大器的求和点提供一个缓冲电压输出。同时，差分输出可以连接到变压器或差分放大器。 片上基准源和控制放大器配置为最大的准确性和灵活性。AD768可以通过芯片上的基准源或由一个外部基准电压基于一个外部电阻的选择驱动。外部电容器允许用户优化变换参考带宽和噪声性能。 AD768采用±5 V电源运行，典型的消耗功率465毫瓦。该芯片采用28引脚SOIC封装,规定工作在工业温度范围。

高精度数模转换器

选择和使用高精度数模转换器 时间：2011-05-10 23:17:40 来源：作者：叶子 很多应用 (包括精密仪器、工业自动化、医疗设备和自动测试设备) 都需要高准确度数模转换。在 16 位分辨率时要求准确度好于约±15ppm 或±1LSB 的电路中，设计师传统上一直被迫使用大量校准，以在所有情况下保持准确度。新型高精度 DAC 使得能够采用一个单片式 DAC 来实现±4ppm 准确度或±1LSB (在 18 位分辨率条件下)，而无需校准。在本文中我们将对高精度数模转换器的选择和使用过程中所涉及的问题进行研究。 DAC 的架构对于 DAC 的技术规格及其对电路板设计师的要求均有影响。为了实现最佳性能，需要谨慎地考虑 DAC 上的电源、基准和输出放大器所产生的影响。 过采样或增量累加 DAC 过采样或ΔΣ ADC 采用一个低分辨率 DAC (通常仅 1 位)，在其前后分别布设一个噪声整形数字调制器和一个模拟低通滤波器。最准确的商用增量累加 DAC 实现±15ppm 的准确度，但是需要 15ms 才能稳定，并要承受相对较高的 1μV/√Hz 噪声密度。其它可购得的过采样 DAC 在 80us 内稳定，但是INL 较差，大约为 240 ppm。 合成 DAC 通过结合两个较低分辨率的单片 DAC，有可能构成一个高分辨率的合成 DAC。请注意，粗略 DAC 的分辨率和精细 DAC 的范围需要重叠，以确保所有想要的输出电压都可实现。粗略 DAC 的准确度和漂移一般将限制合成 DAC 的最终准确度，因此要提高准确度，就需要对合成 DAC 转移函数的特性和软件进行校正。也可能需要频率校准，以校正随温度、时间、湿度和机械压力产生的变化导致的漂移。 电阻串 DAC 电阻串 DAC 采用具有 2N 个分接点的一系列电阻分压器，以实现 N 位分辨率。采用电阻串架构的单片 16 位 DAC 一般含有一个较低分辨率的电阻串 DAC 和一个范围较小的 DAC，范围较小的 DAC 用于插入串器件之间，以实现 16 位分辨率。这种串+内插器方法的一个优点是，DAC 输出具有固有的单调性，无需微调或校准。 这类 DAC 的基准输入阻抗一般很高 (50KΩ～ 300kΩ)，而且不受输入代码的影响，从而有可能使用一个非缓冲型基准。因为电阻串的输出阻抗随输入代码变化，所以大多数电阻串 DAC 含有集成的输出缓冲器放大器，以驱动电阻性负载。 尽管电阻串 DAC 的 DNL 本身非常好，但是 INL 由串联电阻器件的匹配决定，而且可能由于含有大量的独立器件而难以控制。直到最近，这类 DAC 的准确度一直限制在约±180ppm。最近的进步已经使得准确度提高到了±60ppm。例如，LTC2656 在 4mm x 5mm 封装中集成了 8 个 DAC 通道，在 16 位分辨率时具有±4LSB 的最大 INL。 阻性梯形或 R-2R 型 DAC 阻性梯形或 R-2R DAC 采用一种类似于图 2 所示的三端子结构，电阻器在 A 端和 B 端之间切换。请注意，A 端和 B 端上的阻抗与代码的相关性很高，而 C 端则具有一个固定阻抗。电阻器与开关的匹配情况将会影响这种结构的单调性和准确度。此类 DAC 一般经过修整或在出厂时经过校准，而且，具±1LSB INL 和 DNL 的单调 16 位阻性梯形电路 DAC 上市已有很长时间了。 电压输出 R-2R DAC 一种常见类型的 R-2R DAC 将C 端用作 DAC 输出电压，而 A 端连接到基准，B 端连接到地。输出阻抗相对于输入代码是恒定的，从而有可能以非缓冲方式驱动电阻负载。例如，LTC2641 16 位 DAC 能以非缓冲方式驱动 60kΩ负载，同时保持±1LSB 的 INL 和 DNL，并消耗不到 200μA 的电源电流。 这种方法的一个缺点是，基准阻抗随着输入代码大幅变化。由于 R-2R 梯形电路的本质，甚至DAC 输出电压中很小的变化也可能在基准电流中引起 1mA 或更大的阶跃变化。为此，必须由一个高性能放

第九章：数模和模数转换器

第九章：数模和模数转换器 一、单选题 1：想选一个中等速度，价格低廉的A/D转换器，下面符合条件的是（）。 A 逐次逼近型 B 双积分型 C 并联比较型 D 不能确定 2：下面抑制电网公频干扰能力强的A/D转换器是（）。 A 逐次逼近型 B 双积分型 C 并联比较型 D 不能确定 3：不适合对高频信号进行A/D转换的是（）。 A 并联比较型 B 逐次逼近型 C 双积分型 D 不能确定 4：四位DAC和八位DAC的输出最小电压一样大，那么他们的最大输出电压（）。 A 一样大 B 前者大于后者 C 后者大于前者 D 不确定 5：四位权电阻DAC和四位R—2R倒T型DAC在参数一样的条件下最大输出电压（）。 A 一样大 B 前者大于后者 C 后者大于前者 D 不确定 6：四位权电阻DAC和四位R—2R倒T型DAC在参数一样的条件下分辨率（）。 A 一样大 B 前者大于后者 C 后者大于前者 D 不确定 7：下列A/D转换器类型中，相同转换位数转换速度最高的是（）。 A 并联比较型 B 逐次逼近型 C 双积分型 D 不能确定 8．一个无符号8位数字量输入的DAC，其分辨率为位。 A.1 B.3 C.4 D.8 9．将一个时间上连续变化的模拟量转换为时间上断续（离散）的模拟量的过程称为。 A.采样 B.量化 C.保持 D.编码 10．以下四种转换器，是A/D转换器且转换速度最高。 A.并联比较型 B.逐次逼近型 C.双积分型 D.施密特触发器 二、判断题 1：D/A转换器的建立时间等于数字信号由全零变全1或由全1变全0所需要的时间。（）2：D/A转换器的转换精度等于D/A转换器的分辨率。（） 3：采用四舍五入量化误差分析时，A/D转换过程中最小量化单位与量化误差是相等的。（） 4：在A/D转换过程中量化误差是可以避免的。（） 5：由于R-2R 倒T 型D/A转换器自身的优点，其应用比权电阻DAC广泛。（） 6：倒T型网络D/A转换器由于支路电流不变，所以不需要建立时间。（） 7：A/D转换的分辨率是指输出数字量中只有最低有效位为1时所需的模拟电压输入值。（） 8．权电阻网络D/A转换器的电路简单且便于集成工艺制造，因此被广泛使用。（）9．D/A转换器的最大输出电压的绝对值可达到基准电压V REF。（）

7数模及模数转换器习题解答

7数模及模数转换器习题解答119 自我检测题 1．就实质而言，D/A转换器类似于译码器，A/D转换器类似于编码器。 2．电压比较器相当于1位A/D转换器。 3．A/D转换的过程可分为采样、保持、量化、编码4个步骤。 4．就逐次逼近型和双积分型两种A/D转换器而言，双积分型的抗干扰能力强，逐次逼近型的转换速度快。 5．A/D 6．8位D/A转换器当输入数字量只有最低位为1时，输出电压为0.02V，若输入数字量只有最高位为1时，则输出电压为V。 A．0.039 B．2.56 C．1.27 D．都不是 7．D/A转换器的主要参数有、转换精度和转换速度。 A．分辨率B．输入电阻C．输出电阻D．参考电压 8．图T7.8所示R-2R网络型D/A转换器的转换公式为。 V REF v O 图T7.8 A．∑ = ? - = 3 3 REF o 2 2i i i D V v B．∑ = ? - = 3 4 REF o 2 2 3 2 i i i D V v D．∑ = ? = 3 4 REF o 2 2i i i D V v 9．D/A转换器可能存在哪几种转换误差？试分析误差的特点及其产生误差的原因。 解：D/A转换器的转换误差是一个综合性的静态性能指标，通常以偏移误差、增益误差、非线性误差等内容来描述转换误差。 偏移误差是指D/A转换器输出模拟量的实际起始数值与理想起始数值之差。 增益误差是指实际转换特性曲线的斜率与理想特性曲线的斜率的偏差。 D/A转换器实际的包络线与两端点间的直线比较仍可能存在误差，这种误差称为非线性误差。 10．比较权电阻型、R-2R网络型、权电流型等D/A转换器的特点，结合制造工艺、转换的精度和转换的速度等方面比较。

高精度数模转换器AD420及其与MSP430的接口技术

高精度数模转换器AD420及其与MSP430的接口技术 1 概述 AD420是ADI公司生产的高精度、低功耗全数字电流环输出转换器。AD420的输出信号可以是电流信号，也可以是电压信号。其中电流信号的输出范围为4mA~20mA，0mA~20mA或0mA~24mA，具体可通过引脚RANGE SELECTl，RANGE SELECT2进行配置。当需要输出电压信号时，它也能从一个隔离引脚提供电压输出，这时需外接一个缓冲放大器，可输出0V～5V，0V~10V，±5V或±10V电压。 AD420具有灵活的串行数字接口(最大速率可达3.3 Mb/s)，使用方便、性价比高、抑制干扰能力强，非常适合用于高精度远程控制系统。AD420与单片机的接口方式有2种：3线制和异步制。单片机系统通过AD420可实现连续的模拟量输出。其主要特点如下： ?宽泛的电源电压范围为12 V~32 V，输出电压范围为0V~-2.5 V； ?带有3线模式的SPI或Microwire接口，可采集连续的模拟输入信号，采用异步模式时仅需少量的信号线； ?数据输出引脚可将多个AD420器件连接成菊链型； ?上电初始化时，其输出最小值为0 mA，4 mA或O V； ?具有异步清零引脚，可将输出复位至最小值(0mA、4 mA或0V)； ?BOOST引脚可连接一个外部晶体管来吸收回路电流，降低功耗； ?只需外接少量的外部器件，就能达到较高的精度。 AD420采用24引脚SOIC和PDIP封装，表1是其引脚功能说明。

2 工作原理 在AD420中，二阶调节器用于保持最小死区。从调节器发出的单字节流控制开关电流源，两个连续的电阻电容装置进行过滤。电容为电流输出额外增加的器件。输出电流则简单显示为4 mA～20 mA，OmA～20mA或0mA～24mA。AD420采用BiCMOS工艺，能够适合高性能的低电压数字逻辑和高电压模拟电路。

LTC2757：高精度数模转换器设计方案

LTC2757：高精度数模转换器设计方案 很多精密仪器、工业自动化、医疗设备和自动测试设备应用都需要高 准确度数模转换，凌力尔特公司推出了18 位数模转换器（DAC）LTC2757， 该器件提供±1LSB INL（最大值）和±1LSB DNL（最大值）的精确DC 规格。 LTC2757 是一款18 位乘法并行输入、电流输出数模转换器，在未做任 何调节的情况下，该器件在整个温度范围内提供了完整的18 位性能 （±1LSB INL 和DNL 最大值）。所有的性能等级均保证了18 位单调性。这款SoftSpanTM DAC 采用3V~5V 单工作电源，并提供了6 种可通过并行接口来设置的输出范围（高达±10V），也可通过引脚搭接以在一种输出范围内运作。 除了其精准的DC 规格之外，LTC2757 还提供了较好的AC 规格，包括2.1μs 的全标度稳定时间（至1LSB）和1.4nV-s 的干扰脉冲。 LTC2757 采用了一个双向输入/输出并行接口，从而实现了任何片内寄存器的回读，包括DAC 输出范围设定值，而且，一个CLR 引脚和上电复位电路均把DAC 输出复位至0V，而这与输出范围无关。 LTC2757 主要特点 - 最大18 位INL 误差，在整个温度范围内为±1LSB - 可通过编程或引脚搭接提供6 种输出范围：0V~5V、0V~10V、- 2.5V~7.5V、±2.5V、±5V、±10V - 在整个温度范围内可保证单调 - 低干扰脉冲：1.4nV-s （3V）、3nV-s （5V） - 18 位稳定时间：2.1μs

AD精选高速数模转换器中文

AD76816-Bit高速数模转换器 特性 刷新率：30MSPS 分辨率：16-Bit 线性度:1/2LSBDNL@14Bits 1LSBINL@14Bits 最快建立时间： 满量程25ns,精度0.025% SFDR@1MHz 输出:86dBc THD@1MHz 输出:71dBc 低干扰脉冲:35pV-s 功率消耗:465mW 片上基准源：2.5V 边沿触发锁存器 乘法参考能力 应用 任意波形发生器 通信波形重建矢量图形显示 产品描述 AD768是16-Bit高速数模转换器（DAC ）提供优良的交流和直流性能。AD768是ADI公司的先进双极CMOS制造（abcmos ）处理，结合双极晶体管的速度，激光微调薄膜电阻的精度和有效CMOS逻辑。一个分段电流源架构与专有开关技术相结合，以减少毛刺能量来获得最大化的动态精度。边沿触发输入锁存器和一个温度补偿的带隙基准源已集成，提供一个完整的单片DAC解决方案。 AD768是电流输出DAC标称满量程输出电流20mA和一个1K :的输出阻抗。差分电流输出提供支持单端或差分应用。电流输出可以绑接输出电阻提供电压输出，或连接到高速放大器的求和点提供一个缓冲电压输出。同时，差分输出可以连接到变压器或差分放大器。 片上基准源和控制放大器配置为最大的准确性和灵活性。AD768可以通过芯片上的基准源 或由一个外部基准电压基于一个外部电阻的选择驱动。外部电容器允许用户优化变换参考带宽和噪声性能。 AD768采用土5V电源运行，典型的消耗功率465毫瓦。该芯片采用28引脚SOIC封装,规定 工作在工业温度范围。 产品亮点 1、低干扰和快速建立时间提供杰出的波形重建或数字动态性能合成的要求，包括通信。

数模与模数转换器 习题与参考答案

第11章 数模与模数转换器 习题与参考答案 【题11-1】 反相运算放大器如图题11-1所示，其输入电压为10mV ，试计算其输出电压V O 。 图题11-1 解：输出电压为： mV mV V R R V IN F O 10010101 =?=-= 【题11-2】 同相运算放大器如图题11-2所示，其输入电压为10 mV ，试计算其输出电压V O 。 图题11-2 解：mV mV V R R V IN F O 110101111 =?=+=）（ 【题11-3】 图题11-3所示的是权电阻D/A 转换器与其输入数字信号列表，若数字1代表5V ，数字0代表0V ，试计算D/A 转换器输出电压V O 。 11-3 【题11-4】 试计算图题11-4所示电路的输出电压V O 。 图题11-4 解：由图可知，D 3~D 0=0101 因此输出电压为：V V V V O 5625.151650101254 === ）（ 【题11-5】 8位输出电压型R/2R 电阻网络D/A 转换器的参考电压为5V ，若数字输入为，该转换器输出电压V O 是多少？

解：V V V V O 988.21532565100110012 58≈== ）（ 【题11-6】 试计算图题11-6所示电路的输出电压V O 。 图题11-6 解：V V V D D V V n n REF O 5625.1516501012 5~240==-=-=）（）（ 【题11-7】 试分析图题11-7所示电路的工作原理。若是输入电压V IN =，D 3～D 0是多少？ 图题11-7 解：D3=1时，V V V O 6221234== ，D3=0时，V O =0。 D2=1时，V V V O 3221224== ，D2=0时，V O =0。 D1=1时，V V V O 5.1221214== ，D1=0时，V O =0。 D0=1时，V V V O 75.0221204 ==，D0=0时，V O =0 由此可知：输入电压为，D3~D0=1101，这时V O =6V++=，大于输入电压V IN =，比较器输出低电平，使与非门74LS00封锁时钟脉冲CLK ，74LS293停止计数。 【题11-8】 满度电压为5V 的8位D/A 转换器，其台阶电压是多少？分辨率是多少？ 解：台阶电压为mV mV V STEP 5.192/50008== 分辨率为：%39.00039.05000/5.195000/===mV V STEP

多通道高精度模数转换器AD7718 原理与应用

多通道高精度模数转换器AD7718原理与应用 解放军信息工程大学信息工程学院六系（450002）陈铖武安河 摘要：本文从外部引脚和内部可编程寄存器两方面讲解了多通道高精度模数转换器AD7718，并通过一个24bits分辨率的数据采集电路介绍了AD7718的应用。 关键词：模数转换器 AD7718 数据采集 The Principle And Application Of 10-Channel 24-Bit Resolution Σ-Δ ADCs AD7718 Institute of Information Engineering, Information Engineering University of PLA, Zhengzhou 450002,China Chen Cheng, Wu AnHe Abstract: The AD7718 is a 10-channel 24-bit resolution Σ-ΔAnalog To Digital Converter. This paper presents firstly its pin and consist, and then designs a data acquisition scheme. Key Words: ADC, AD7718, Data Acquisition 1 概述 在低频测量应用中，AD7718是一个单电源供电（+3V或+5V）的完整前端。其内部结构如图1所示。从图中可以看出片内有一个带PGA（Programmable Gain Amplifier，可编程增益放大器）的Σ-Δ型ADC（Analog to Digital Converter，模数转换器）。ADC的分辨率为24 bits ，PGA的范围为20~27，8档可编程。所以，AD7718能直接转换范围在20mV~2.56V之间的输入信号而无须信号调理电路。AD7718片内还有一个多路开关MUX，可以将模拟输入配置成4或5通道差分输入，也可以配置成8或10通道伪差分输入。AD7718需要外接32KHZ晶体，片内PLL通过它产生所需要的工作时钟。 图1 AD7718的内部功能框图

解读高速数模转换器(DAC)的建立和保持时间

解读高速数/模转换器(DAC)的建立和保持时间 摘要：本应用笔记定义了高速数/模转换器(D AC)的建立和保持时间，并给出了相应的图例。高速D AC的这两个参数通常定义为“正、负”值，了解它们与数据瞬态特性之间的关系是一个难点，为了解决这些难题，本文提供了一些图例。 介绍 为了达到高速数/模转换器(DAC)的最佳性能，需要严格满足数字信号的时序要求。随着时钟频率的提高，数字接口的建立和保持时间成为系统设计人员需要重点关注的参数。本应用笔记对建立和保持时间进行详尽说明，因为这些参数与Maxim的高性能数据转换方案密切相关。 定义建立和保持时间 建立时间(t S)是相对于DAC时钟跳变，数据必须达到有效的逻辑电平的时间。保持时间(t H)则定义了器件捕获/采样数据后允许数据发生变化的时间。图1给出了相对于时钟上升沿的建立和保持时间。特定器件的时钟信号有效边沿可能是上升/下降沿，或由用户选择，例如MAX5895 16位、500Msps、插值和调制双通道DAC，CMOS输入。 图1. 相对于时钟信号上升沿的建立和保持时间 采用CMOS技术设计的数字电路通常将电源摆幅的中间值作为切换点。因此，时间参考点定在信号边沿的中点。图1波形标明了器件在典型条件下的建立和保持时间。注意此时定义的这两个参数均为正值，但在建立或保持时间出现负值时将会令人迷惑不解。 MAX5891 600Msps、16位DAC为这一中间值状态提供了很好的学习实例。该器件的建立时间为-1.5ns，而保持时间为2.6ns。图2给出MAX5891的最小建立时间。注意，实际应用中，数据通常在采样时钟跳变后发生变化。图3给出了相同器件的最小保持时间。 图2. MAX5891的最小建立时间

高精度模数转换器(ADC)

Σ-Δ转换器的特点是将绝大多数的噪声从动态转移到阻态，因而Σ-Δ转换器通常被用于对成本与精度有要求的低频场合。CS1232是芯海科技公司自主设计的一款高精度模数转换器(ADC),采用先进的3阶Σ-Δ 转换技术，可用于低电平、高精度测量，尤其适用于衡器领域，软件和硬件上不需要做任何修改，即可完全兼容于TI公司的ads1232。 CS1232的有效精度达到23.5位,可以在3.3V-5.5V的电压范围内正常工作，工作电压范围宽，并且内置4.9152M晶振，无需外部提供时钟信号，如果同时运行多个芯片，还可以使用外部时钟。通过控制PDWN引脚为低电平，可以使芯片进入掉电工作模式，功耗电流仅1μA。片内有两路差分通道，可用于多通道测量。片上内置低噪声的仪用放大器，最高128倍，可以直接测量幅度较小的微小信号。输出速度可以选择10Hz或80Hz，采用10Hz的数据速率时，可拟制50Hz和60Hz的干扰信号。CS1232的增益温漂约2pp/℃,并内置温度传感器，可以监测环境温度。 关键特性及结构 CS1232包括一个高性能Σ-ΔADC、低噪声放大器(PGA)、多路复用器、时钟、校准寄存器和串行外围接口，图1为CS1232的内部结构图。 CS1232内置一路Σ-Δ ADC，ADC采用三阶Σ-Δ调制器，通过低噪声仪用放大器结构实现PGA放大，PGA=1时，有效分辨率23.5位；PGA=128时，有效分辨率可达21位,内部放大器具有低噪声、低温漂等优点。CS1232的参数配置都通过外部引脚控制，无需寄存器编程。 图1: CS1232的内部结构图。 典型应用设计 传统的精密数据转换器解决方案不能兼备低噪声和低功耗的特性，而CS1232因为具有功耗低、噪声小、温漂系数小等特点，特别适合于衡器仪表、电子天平、数字传感器等小信号测量领域。图2给出了CS1232的仪表方案典型应用电路。 图2：采用CS1232的仪表方案典型应用电路。 图2中的传感器是电阻应变式传感器。根据电阻应变式传感器的原理，四片应变片构成全桥桥路，在电桥供电端施加恒定的直流电压，则电桥输出端的电压将与其上所承受的压力成正比，由此可根据输

数模转换电路

数模转换电路 一、概述 数模转换就是将离散的数字量转换为连接变化的模拟量，实现该功能的电路或器件称为数模转换电路，通常称为D/A转换器DAC。 二、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。这就是构成D/A转换器的基本思路。D/A转换器由数码寄存器、模拟电子开关电路、解码网络、求和电路及基准电压几部分组成。数字量以串行或并行方式输入、存储于数码寄存器中，数字寄存器输出的各位数码，分别控制对应位的模拟电子开关，使数码为１的位在位权网络上产生与其权值成正比的电流值，再由求和电路将各种权值相加，即得到数字量对应的模拟量。 1、数模转换器的转换方式 （1）并行数模转换 通过一个模拟量参考电压和一个电阻梯形网络产生以参考量为基准的分数值的权电流或权电压；而用由数码输入量控制的一组开关决定哪一些电流或电压相加起来形成输出量。所谓“权”，就是二进制数的每一位所代表的值。例如三位二进制数“111“,右边第1位的“权”是 20/23=1/8；第2位是21/23=1/4；第3位是22/23=1/2。位数多的依次类推。图2为这种三位数模转换器的基本电路,参考电压VREF在R1、R2、R3中产生二进制权电流,电流通过开关。当该位的值是“0”时,与地接通；当该位的值是“1”时,与输出相加母线接通。几路电流之和经过反馈电阻Rf产生输出电压。电压极性与参考量相反。输入端的数字量每变化1，仅引起输出相对量变化1/23=1/8,此值称为数模转换器的分辨率。位数越多分辨率就越高，转换的精度也越高。工业自动控制系统采用的数模转换器大多是10位、12位，转换精度达0.5～0.1％。 （2）串行数模转换 将数字量转换成脉冲序列的数目，一个脉冲相当于数字量的一个单位，然后将每个脉冲变为单位模拟量，并将所有的单位模拟量相加，就得到与数字量成正比的模拟量输出，从而实现数字量与模拟量的转换。 三、D/A转换器的分类 1、电压输出型 电流输出型DA转换器很少直接利用电流输出，大多外接电流—电压转换电路得到电压输出，后者有两种方法：一是只在输出引脚上接负载电阻而进行电流—电压转换，二是外接运算放大器。用负载电阻进行电流—电压转换的方法，虽可在电流输出引脚上出现电压，但必须在规定的输出电压范围内使用，而且由于输出阻抗高，所以一般外接运算放大器使用。此外，大部分CMOS D/A转换器当输出电压不为零时不能正确动作，所以必须外接运算放大器。当外接运算放大器进行电流电压转换时，则电路构成基本上与内置放大器的电压输出型相同，这时由于在DA转换器的电流建立时间上加入了运算放大器的延迟，使响应变慢。此外，这种电路中运算放大器因输出引脚的内部电容而容易起振，有时必须作相位补偿。 2、乘算型 D/A转换器中有使用恒定基准电压的，也有在基准电压输入上加交流信号的，后者由于能得到数字输入和基准电压输入相乘的结果而输出，因而称为乘算型DA转换器。乘算型DA转换器一般不仅可以进行乘法运算，而且可以作为使输入信号数字化地衰减的衰减器及对输入信号进行调制的调制器使用。 四、D/A转换器的主要性能指标 1、分辨率 指最小输出电压(对应的输入数字量只有最低有效位为“1”)与最大输出电压(对应的输入数字量所有有效位全为“1”)之比。如N位D/A转换器，其分辨率为1/(2N-1)。 2、转换精度 D/A转换器的转换精度与D/A转换器的集成芯片的结构和接口电路配置有关。如果不考虑其他D/A 转换误差时，D/A的转换精度就是分辨率的大小，因此要获得高精度的D/A转换结果，首先要保证选择有足够分辨率的D/A转换器。同时D/A转换精度还与外接电路的配置有关，当外部电路器件或电源误差较大时，会造成较大的D/A转换误差，当这些误差超过一定程度时，D/A转换就产生错误。在D/A 转换过程中，影响转换精度的主要因素有失调误差、增益误差、非线性误差和微分非线性误差。 3、编辑本段温度系数 在满刻度输出的条件下，温度每升高1℃，输出变化的百分数定义为温度系数。 4、失调误差(或称零点误差)

模数与数模转换

3. 模数转换器 （1） 模/数（A/D ）转换器 A/D 转换器是模拟信号源与计算机或其它数字系统之间联系的桥梁，它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机或数字系统进行处理、存储、控制和显示。在工业控制和数据采集及其它领域中，A/D 转换器是不可缺少的重要组成部分。 1) 逐次逼近型A/D 转换器 逐次逼近型A/D 转换器又称逐次渐近型A/D 转换器，是一种反馈比较型A/D 转换器。逐次逼近型A/D 转换器进行转换的过程类似于天平称物体重量的过程。天平的一端放着被称的物体，另一端加砝码，各砝码的重量按二进制关系设置，一个比一个重量减半。称重时，把砝码从大到小依次放在天平上，与被称物体比较，如砝码不如物体重，则该砝码予以保留，反之去掉该砝码，多次试探，经天平比较加以取舍，直到天平基本平衡称出物体的重量为止。这样就以一系列二进制码的重量之和表示了被称物体的重量。例如设物体重11克，砝码的重量分别为1克、2克、4克和8克。称重时，物体天平的一端，在另一端先将8克的砝码放上，它比物体轻，该砝码予以保留（记为1），我们将被保留的砝码记为1，不被保留的砝码记为0。然后再将4克的砝码放上，现在砝码总和比物体重了，该砝码不予保留（记为0），依次类推，我们得到的物体重量用二进制数表示为1011。用下表7.1表示整个称重过程。 表7.1 逐次逼近法称重物体过程表 图7.7 逐次逼近型A/D 转换器方框图 利用上述天平称物体重量的原理可构成逐次逼近型A/D 转换器。 逐次逼近型A/D 转换器的结构框图如图7.7所示，包括四个部分：电压比较器、D/A 转换器、逐次逼近寄存器和顺序脉冲发生器及相应的控制逻辑。 逐次逼近型A/D 转换器是将大小不同的参考电压与输入模拟电压逐步进行比较，比较结果以相应的二进制代码表示。转换开始前先将寄存器清零，即送给D /A 转换器的数字量为0，三个输出门G 7、G 8、G 9被封锁，没有输出。转换控制信号有效后（为高电平）开始转换，在时钟脉冲作用下，顺序脉冲发生器发出一系列节拍脉冲，寄存器受顺序脉冲发生器及控制电路的控制，逐位改变其中的数码。首先控制逻辑将寄存器的最高位置为1，使其输出为100……00。这个数码被D/A 转换器转换成相应的模拟电压U o ,送到比较器与待转换的输入模拟电压U i 进行比较。若U o ＞U i ，说明寄存器输出数码过大，故将最高位的1变成0，同时将次高位置1；若U o ≤U i ,说明寄存器输出数码还不够大，则应将这一位的1 保留。数码的取舍通过电压比较器的输出经控制器来完成的。依次类推按上述方法将下一位置1进行比较确定该位的1是否保留，直到最低位为止。此时寄存器里保留下来的数码即为所求的输出数字量。 2) 并联比较型A/D 转换器 并联比较型A/D 转换器是一种高速A/D 转换器。图8-9所示是3位并联型A/D 转换器，

数模转换器的选用

数模转换器的选用

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数模转换器的选用 随着数字技术，特别是计算机技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测等领域，为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的实际对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等），要使计算机或数字仪表能识别、处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路--模数和数模转换器。

为确保系统处理结果的精确度，A/D转换器和D/A转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现快速变化信号的实时控制与检测，A/D与D/A转换器还要求具有较高的转换速度。转换精度与转换速度是衡量A/D与D/A转换器的重要技术指标。随着集成技术的发展，现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的A/D和D/A转换器，它们具有愈来愈先进的技术指标。 如果CCD的质量能够满足一定色彩位数的要求，为了获得相应的输出效果，就要求有相应位数的数模转换实现数据采样，才能获得满意的效果，如果CCD可以实现36位精度，却使用了三个8位的数模转换器，结果输出出来就只剩下24位的数据精度了，这对于CCD是一种浪费，而如果使用三个16位的数模转换器，是实现了48位的数据输出，但效果与36位比较并无改善，对数模转换器就是一种浪费了。 1. 数模转换器是将数字信号转换为模拟信号的系统，一般用低通滤波即可以实现。数字信号先进行解码，即把数字码转换成与之对应的电平，形成阶梯状信号，然后进行低通滤波。

数模转换器的选用

数模转换器的选用 随着数字技术，特别是计算机技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测等领域，为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的实际对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等），要使计算机或数字仪表能识别、处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路--模数和数模转换器。

为确保系统处理结果的精确度，A/D转换器和D/A转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现快速变化信号的实时控制与检测，A/D与D/A转换器还要求具有较高的转换速度。转换精度与转换速度是衡量A/D与D/A转换器的重要技术指标。随着集成技术的发展，现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的A/D和D/A转换器，它们具有愈来愈先进的技术指标。 如果CCD的质量能够满足一定色彩位数的要求，为了获得相应的输出效果，就要求有相应位数的数模转换实现数据采样，才能获得满意的效果，如果CCD可以实现36位精度，却使用了三个8位的数模转换器，结果输出出来就只剩下24位的数据精度了，这对于CCD是一种浪费，而如果使用三个16位的数模转换器，是实现了48位的数据输出，但效果与36位比较并无改善，对数模转换器就是一种浪费了。 1. 数模转换器是将数字信号转换为模拟信号的系统，一般用低通滤波即可以实现。数字信号先进行解码，即把数字码转换成与之对应的电平，形成阶梯状信号，然后进行低通滤波。

根据信号与系统的理论，数字阶梯状信号可以看作理想冲激采样信号和矩形脉冲信号的卷积，那么由卷积定理，数字信号的频谱就是冲激采样信号的频谱与矩形脉冲频谱（即Sa函数）的乘积。这样，用Sa 函数的倒数作为频谱特性补偿，由数字信号便可恢复为采样信号。由采样定理，采样信号的频谱经理想低通滤波便得到原来模拟信号的频谱。 一般实现时，不是直接依据这些原理，因为尖锐的采样信号很难获得，因此，这两次滤波（Sa函数和理想低通）可以合并（级联），并且由于这各系统的滤波特性是物理不可实现的，所以在真实的系统中只能近似完成。

数模与模数转换

第8章数模与模数转换 随着科学技术的迅速发展，尤其是在自动控制、自动检测通信等领域中，广泛采用数字电子计算机处理各种模拟信号，这样，必须先把这些模拟信号转换成相应的数字信号，计算机系统才能进行分析、处理，处理后的数字信号还需再转换为模拟信号才能实现对执行机构的控制。从模拟信号到数字信号的转换称为模—数转换，简写为A/D。把能完成A/D转换功能的电路称为模数转换器，简称为ADC（Analog to Digital Converter）。从数字信号到模拟信号的转换称为数—模转换，简写为D/A，把能完成D/A转换功能的电路称为数模转换器，简称DAC（Digital to Analog Converter）。模拟信号和数字信号之间的转换可用图8-1所示，由此可见，ADC和DAC就是连接模拟系统和数字系统的“桥梁”—接口电路。 图8-1 模拟信号与数字信号的转换过程 8.1 数模转换 数模转换的基本思想是，把数字量中的每一位代码按对应权的大小转换成相应的模拟量，这些模拟量之和与数字量成正比。 数模转换器由输入寄存器、电子模拟开关、解码网络、基准电压源和求和电路组成，其组成的方框图如图8-2所示。 图8-2 DAC构成框图 DAC电路的工作过程为：数字量以并行或串行方式输入并存储在输入寄存器中，寄存器输出的每位数码驱动对应数位上的电子模拟开关，解码网络就能获得相应的模拟量，再将这些模拟量送到求和电路相加即得到与数字量相对应的模拟量。 数模转换器按解码网络结构分为T形及倒T形电阻网络D/A转换器，权电阻网络D/A 转换器，权电流D/A转换器等。按模拟开关电路的不同可分为CMOS开关型和双极开关型D/A转换器，下面介绍常见的两种即倒T形电阻网络型和权电流型D/A转换器。 8.1.1 倒T形电阻网络D/A转换器