数字电路 第八章 数模与模数变换器

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1、第八章数/模与模/数变换器§８.1概述§８.2D/A变换器§８.3A/D变换器数/模与模/数变换器是计算机与外部设备的重要接口,也是数字测量和数字控制系统的重要部件。数/模变换器：能将数字量转换为模拟量的装置，简称D/A变换器。下面，对这两种器件的工作原理及其简单应用做一些介绍。§８.1概述模/数变换器：能将模拟量转换为数字量的装置，简称A/D变换器。§８.2D/A变换器D/A变换器的基本思想：由于构成数字代码的每一位都有一定的“权”，因此为了将数字量转换成模拟量，就必须将每一位代码按其“权”转换成相应的模拟量，然后

2、再将代表各位的模拟量相加即可得到与该数字量成正比的模拟量。D/A变换器的电路形式很多，下面只介绍三种。８.2.1权电阻D/A变换器变换器组成：“电子模拟开关”、“权电阻求和网络”、“运算放大器”和“基准电源”等部分。++-AuoS2S3S1S0RR/2R/4R/8R3R2R1R0RF=5kD3D2D1D00011UREFR=80k电子模拟开关(S0~S3)：是受二进制数D0~D3控制并由电子器件构成的开关。当DK＝1时，则开关SK接到位置1上，将基准电源UREF经电阻Rk引起的电流接到运算放大器的虚地点；当Dk＝

3、0时，开关Sk接到位置0，将相应电流直接接地而不进运放。++-AuoS2S3S1S0RR/2R/4R/8R3R2R1R0RF=5kD3D2D1D00011UREFR=80k模拟电子开关的简化原理电路当D=1时，T2管饱和导通，T1管截止，则S与a点通；当D=0时，T1管饱和导通，T2管截止，则S被接地。前者相当于开关S接到“1”端，后者则相当于开关S接到“0”端。T1T2SDa根据反相比例运算公式可得：++-AuoS1S0RR/2R1R0RF=5kD3D2D1D011UREFR=80k根据反相比例运算公式可得

4、：显然，输出模拟电压的大小直接与输入二进制数的大小成正比，从而实现了数字量到模拟量的转换。++-AuoS2S3S1S0RR/2R/4R/8R3R2R1R0RF=5kD3D2D1D00011UREFR=80k８.2.2倒T形解码网络D/A变换器由于解码网络的电路结构和参数匹配，使得上图中D、C、B、A四点的电位逐位减半，输入数字量和输出模拟电压uo之间的关系:uo++-AS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0RFD3D2D1D00011UREF2RRRRI3I2I1I0IABCDUD=UREFUC=URE

5、F/2UB=UREF/4UA=UREF/8即：因此，每个2R支路中的电流也逐位减半。uo++-AS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0RFD3D2D1D00011UREF2RRRRI3I2I1I0IABCDuo++-AS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0RFD3D2D1D00011UREF2RRRRI3I2I1I0IABCD++-ARFUREF2RD3D2D1D0S3RS2S1S02R2R2R2R11I0I2RRRI1I2I3秦曾煌书上画的倒T形电阻网络数模转换器，工作原理与前图同。８.2.3T

6、形解码网络D/A变换器(以4位为例)S2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFD3D2D1D00011UREF2RRRR2R因电流建立时间较长，这种结构已少采用。D/A变换器的主要技术指标指最小输出电压和最大输出电压之比。有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。一、分辨率二、线性度通常用非线性误差的大小表示D/A变换器的线性度。把偏离理想的输入－输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分数定义为非线性误差。三、输出电压(电流)的建立时间８.2.4集成电路D/A变换器DAC0832及其应用D/A变换器集成

7、电路有多种型号。下面仅以DAC0832为例来介绍集成电路D/A变换器。DAC0832：是八位的D/A变换器，即在对其输入八位数字量后，通过外接的运算放大器，可以获得相应的模拟电压值。DAC0832简化电路框图八位寄存器(1)输入八位寄存器(2)输入八位变换器－＋＋URRfbIout1Iout2AGNDUCCuoDGND&ILECSWR1WR2XFERD/AD7D0......11DAC0832管脚分布图CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCURRfbDGNDLCEXFERIout1Iout21

8、234567891019181716151413121120例1：单步输入操作-----适用于单个DAC工作ILEWR2WR1CSXFERRfbD0D7Iout2Iout1-++...1(a)D7~D0CSWR1数据存入数据锁定(b)§８.3A/D变换器A/D变换器的功能：将模拟量转换成数字量。它是模拟信号和数字仪器的接口。下面介绍两种A/D变