合肥工业大学 数电 第9章 数模和模数转换

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1、第九章数模和模数转换9.1D/A转换器9.2A/D转换器第九章数模和模数转换模数与数模转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。将模拟量转换为数字量的装置称为模数转换器(简称A/D转换器或ADC)；传感器模拟控制模拟信号数字计算机数字控制数字信号ADCDAC将数字量转换为模拟量的装置称为数模转换器(简称D/A转换器或DAC)9.1D/A转换器9.1D/A转换器9.3小结9.2A/D转换器9.1D/A转换器D/A转换器的作用是将输入的数字量转换成与之成正比的模拟量D/A转换器组成基准电压数码输入电子模拟开关解码电路求和电路D/A

2、转换器分类按输入方式分并行输入串行输入按电路结构分权电阻网络T型电阻网络倒T型电阻网络理想运算放大器1.理想运算放大器Auo，rid，ro02.电压传输特性uo=f(ui)线性区：uo=Auo(u+–u–)非线性区：u+>u–时，uo=+Uo(sat)u+

3、u–u+i+i––u+–u–uo线性区–Uo(sat)+Uo(sat)O9.1D/A转换器9.1.1权电阻型D/A转换器反相比例运算电路T型电阻网络+VRS1S3S2S0R0d3d2d1d00110Vo++-ARF0011+–R1R2R3I0I1I2I3IIFR，输入数字量D模拟量输出输出的模拟量应正比于输入的数字量Vo=VR·D基准电压S1S3S2S0R0d3d2d1d00110Vo++-ARF0011+–R1R2R3I0I1I2I3IIFR，9.1D/A转换器9.1.1权电阻型D/A转换器+VRS1S3S2S0R0D3D2D1D00110Vo++-ARF001

4、1+–R1R2R3I0I1I2I3IIFR，电子模拟开关电子模拟开关受数字量控制，Dn若为1，开关接基准电平(“1”)，Dn若为0，接地(“0”)。+VRS1S3S2S0R0D3D2D1D00110Vo++-ARF0011+–R1R2R3I0I1I2I3IIFR，根据叠加原理:I=I3+I2+I1+I0,若现在开关都接“1”,则：若各权电阻按以下规律取值：9.1.1权电阻型D/A转换器+VRS1S3S2S0R0D3D2D1D00110Vo++-ARF0011+–R1R2R3I0I1I2I3IIFR，9.1.1权电阻型D/A转换器+VRS1S3S2S0R0D3D2D1

5、D00110Vo++-ARF0011+–R1R2R3I0I1I2I3IIFR，9.1.1权电阻型D/A转换器1100+VRS1S3S2S0R0D3D2D1D00110Vo++-ARF0011+–R1R2R3I0I1I2I3IIFR，＝0＝0I＝I3+I19.1.2倒T型电阻网络DA转换器Vo++-ARFD3D2D1D0I01S2S3S1S0I3I1I0I22R+VR2R2R2R2RRRRII02IiIF倒T型电阻网络求和运算电路电子模拟开关为了克服权电阻电路难以保证精度问题，常采用倒T型电阻网络D/A转换器。9.1.2倒T型电阻网络DA转换器Vo++-ARFD3

6、D2D1D0I01S2S3S1S02R+VR2R2R2R2RRRRII02IIF由于运放的反相输入端虚地，所以，无论模拟电子开关合向哪一边，T型电阻网络与地之间的等效电路都如下图所示。I/2I/2I/4I/4I/8I/8I/16I/16电路等效电阻为R,所以端口电流I=VR/R,其余各支路电流分别是I/2、I/4、I/8、I/16。当模拟开关控制端Di为高电平时相应的电子开关Si将该支路的电流引入运放；当控制端为低电平时，对应支路电流直接接地。9.1.2倒T型电阻网络DA转换器Vo++-ARFD3D2D1D0I01S2S3S1S02R+VR2R2R2R2RRRRI

7、I02IiIFI/2I/2I/4I/4I/8I/8I/16I/16设输入的二进制数为1010，如图：9.1.2倒T型电阻网络DA转换器Vo++-ARFD3D2D1D0I01S2S3S1S02R+VR2R2R2R2RRRRII02IiIFI/2I/2I/4I/4I/8I/8I/16I/169.1.2倒T型电阻网络DA转换器将倒T型电阻网络扩大到N位9.1.2倒T型电阻网络DA转换器D/A转换器转换器中的模拟电子开关S0～S4的实际电路如图所示图中N沟道管T1、T4、T6、T8、T9的栅极为高电平时导通，P沟道管T2、T3、T5、T7的栅极为低电平时导通。当D