数模与模数转换原理：A/D和D/A转换器详解

"取样—保持电路是数模和模数转换中的关键组成部分，用于在数据转换过程中确保信号稳定。这种电路由开关S和电容Ch组成，S闭合时，电路对输入信号vI进行取样并由电容充电，使vO=vI。当S打开后，电容保持其电压，即vO的值，防止信号在后续转换过程中的变化。数模转换器(DAC)则是将数字信号转化为模拟信号的设备，通过将二进制代码转换为相应的模拟量并相加得到与数字量成比例的模拟输出。模数转换器(ADC)则相反，它将模拟信号转换为数字信号，是数字系统与模拟世界之间的重要接口。D/A转换器通常由电阻网络和模拟开关组成，不同位的二进制输入会控制开关状态，进而改变流经电阻的电流，这些电流之和即为输出模拟电压。" 本文主要介绍了数模和模数转换的基本概念、原理以及D/A转换器的构成。模数转换器(A/D)和数模转换器(D/A)是电子技术中必不可少的部分，它们在数字化系统中起着关键作用，使得数字系统能够处理模拟信号，反之亦然。 8.1概述部分指出，模数转换器(A/D)接收模拟信号并转化为数字表示，而数模转换器(D/A)则将数字信息转换为模拟信号。这两者是模拟和数字电路交互的桥梁。 在D/A转换器的原理中，输入的二进制数字被转换为相应的模拟电压。每个二进制位根据其权重转换为对应的电流，然后所有位的电流相加，总电流与数字输入成正比，从而生成模拟输出电压。图示的D/A转换器结构展示了如何通过多路电阻和模拟开关实现这一过程，不同的二进制输入决定了哪些电阻路径导通，进而决定了总电流和输出电压。 D/A转换器的构建部分详细解释了电流源和电阻网络的配置，当数字输入为1时，对应的电流分支会被激活，所有分支电流的总和形成输出电压。通过调整电阻值和参考电压，可以精确控制D/A转换器的输出范围和分辨率。 取样—保持电路是模数和数模转换中的重要环节，确保了数据转换的准确性和稳定性。而D/A转换器通过权重分配和电流求和实现了数字到模拟的转换，是实现数字系统与模拟世界相互作用的基础。了解这些基本原理对于理解和设计涉及信号转换的电子系统至关重要。