傳感器輸出的信號一般為模擬信號，在以微型計算機為核心組成的數據采集及控制系統中，必須將傳感器輸出的模擬信號轉換成數字信號，為此要使用模／數轉換器（簡稱a／d轉換器或ado）。相反，經計算機處理后的信號常需反饋給模擬執行機構，如執行電動機等，因此，還需要用數／模轉換器（簡稱d／a轉換器或dac）將數字量轉換成相應的模擬信號。因此，a／d和d／a轉換電路是微型計算機與輸入、輸出裝置之間的接口，是數字化測控系統中的重要組成部分。

　　（1）a／d轉換器 a／d轉換器種類繁多，一般可分為直接與間接型兩類。直接型又稱比較型，它將模擬輸入電壓與基準電壓比較后直接得到數字輸出。逐次逼近式a／d轉換器和并行式a／d轉換器屬此類型。間接型又稱為積分型，它先將模擬電壓轉換成時間間隔或頻率信號，然后再把時間間隔或頻率轉換成數字量輸出。雙積分式a／d轉換器屬于這種類型。通常直接型的速度比間接型要快1000倍左右。

　　①雙積分式a／d轉換器。雙積分式a／d轉換器又稱為雙斜率a／d轉換器，其原理如圖1所示。它主要由積分器、過零電壓比較器、控制邏輯電路、時鐘和計數器等部分組成。其工作過程分為采樣和比較兩個階段。

　　圖1 雙積分式a／d轉換器原理

　　轉換前，邏輯控制電路使計數器全部清零、積分電容c放電至零。采樣脈沖到來時，轉換開始，模擬開關使輸入信號u；ui到反相積分器輸入端，以ui（rc）速率在固定時間t1內向電容器 旅充電，使積分器輸出端電壓uc從0開始增加（極性與ui相反），同時啟動計數器對時鐘脈沖從零開始計數。當達到預定時間t1時，計數器的計數值表示為n1，采樣階段結束。此時，計數器發出溢出脈沖使計數器復零，根據ui的極性，電子開關將與嘰極性積分器輸人端，積分器對ur或一ur以固定速率反向積分，其輸出端電壓從uc（t1）向零電平方向斜變，與此同時計數器重新開始計數，進入比較階段。當uc下降到零時，過零比較器輸出端發出關門信號，關閉計數門，停止計數，此時計數器值為nz，對應時間間隔為t2。至此，一次轉換過程結束。設時鐘脈沖周期為tc，通過計算可得

　　式中 uiav——ui在t1時間內的平均值。

　　②逐次逼近式a／d轉換器。圖2所示為逐次逼近式a／d轉換器原理，它由比較器、d／a轉換器、時鐘電路、逐次逼近寄存器、邏輯控制電路、輸出緩沖器等組成。是采用逐次比較法（也叫二等分搜索法）實現其原理的。

　　以某6位逐次逼近式a／d轉換器為例，當啟動轉換脈沖到來時，其脈沖前沿將寄存器清零，后沿啟動轉換。在邏輯控制電路控制下，時鐘電路使逐次逼近寄存器最高位msb置1，其他各位置0，即為100000，這個數字代碼經d／a轉換器轉換成對應的模擬電壓us，并將其送到比較器的一個輸人端，與另一輸人端的模擬輸人電壓⒒比較。若us＞ui，則表明這一數字碼太大，邏輯控制電路將逐次逼近寄存器的msb置0；若us＜ui，則表明這一數字碼不夠大，則保留msb＝1。而后將逐次逼近寄存器次高位置1，其他各低位仍為0，再將此寄存器內容送出，經比較后確定次高位的1是要保留還是要清除。這樣逐位進行比較，直至d／a轉換器輸出電壓us與ui；相等或ui—us小于最大量化誤差值為止。比較結束時，寄存器中所保留的代碼就是ui相應的數字代碼，從而完成了a／d轉換。

　　圖2 逐次逼近式a／d轉換器原理

　　由上可知，這種轉換器只要用n次的運算處理就能完成轉換。而兩位逐次逼近式a／d轉換器有較高的轉換速度，而且其精度較高，電路結構較簡單，因而應用廣泛，尤其在一些實時控制系統中應用最多。

　　③并行比較式a／d轉換器。該轉換器工作原理比較直觀，將基準電壓lrr分成相等的2n份，每份為dr／2n，等于1lsb的電壓值，并把ur／2n，2ur／2n，……。，（2n－1）ur／2n分別加到2n-1個比較器的輸人端用作各比較器的參考電壓，而輸入的模擬信號ui以并聯方式同時加到所有比較器的另一輸入端，與相應的參考電壓進行比較，獲得與二進制相對應的2n-1個狀態送人編碼器進行編碼，完成從模擬信號到數字信號的轉換。如圖3所示為兩位并行比較式a／d轉換器。

　　圖3 兩位并行比較式a／d轉換器

　　并行比較法的優點是速度最高，轉換時間可達20ns，但缺點是難于達到高的分辨率（位數），且組成電路復雜，價格昂貴。

　　（2）d／a轉換器 d／a轉換器與a／d轉換器相反，它是將數字量轉換成模擬量的電路。在上述電壓反饋比較式a／d轉換