《与ad转换器》ppt课件

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1、了解A/D、D/A转换器的作用；掌握A/D、D/A转换的原理方法；了解A/D、D/A转换器的主要技术参数。本章学习要求第11章D/A与A/D转换器11.1D/A转换器11.2A/D转换器11.3本章小结本章大纲D/A转换器的功能是将数字信号转换为模拟信号（电压或电流）1．DAC的基本概念一个n位二进制数Dn-1Dn-2…D1D0可以用其按权展开式表示为：（Dn-1Dn-2…D1D0）2=Dn-12n-1+Dn-22n-2+…D121+D020从最高位Dn-1（MostSignificantBit，简写

2、为MSB）到最低位D0（LeastSignificantBit，简写为LSB）的权依次为2n−1、2n−2、…、21、20。数模转换器（DAC）的输入是数字量，输出为模拟量，输出u0应与输入数字量的大小成正比。故有：u0=K（Dn−12n−1+Dn−22n−2+…D121+D020）也就是说，将表示数字量的有权码每1位的代码按其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D/A转换。11.1D/A转换器11.1.1DAC的基本原理图11-1所示是一个输

3、入为3位二进制数时D/A转换器的转换特性，它形象地反映了D/A转换器的基本功能。图11-13位D/A转换器的转换特性11.1.2变换网络1．权电阻变换网络权电阻变换网络如图11-2所示。每一个电子开关Si所接的电阻Ri等于2n−1−iR（i=0～n−1），即与二进制数的位权相似，R0=2n−1R，Rn−1=R。对应二进制位Di=1时，电子开关Si合上，Ri上流过的电流Ii=VREF/Ri。令VREF/2n−1R=IREF，则有Ii=2iIREF，即Ri上流过对应二进位权倍的基准电流，Ri称为权电阻。权

4、电阻网络中的电阻从R到2n-1R成倍增大，位数越多阻值越大，很难保证精度。图11-2权电阻D/A变换网络2．R-2RT型电阻变换网络R-2RT型电阻网络中串联臂上的电阻为R，并联臂上的电阻为2R，如图11-3所示。从每个并联臂2R电阻往后看，电阻都为2R，即流过每个与电子开关Si相连的2R电阻的电流Ii是前级电流Ii+1的一半。因此，Ii=2iI0=2iIREF/2n，即与二进制i位权成正比。3．权电流型变换网络R-2RT型电阻变换网络虽然只有两个电阻值，有利于提高转换精度，但其电子开关并非是理想器件

5、，模拟开关的压降以及各开关参数的不一致都会引起转换误差。采用恒流源权电流能克服这些缺陷，集成D/A变换器一般采用这种变换方式。图11-4给出了4位权电流型D/A变换器的示意图。高位电流是低位电流的倍数，即各二进制位所对应的电流为其权乘最低位电流。图11-3R-2RT型变换电阻网络图11-44位权电流型D/A变换器的示意图在D/A变换器中，使用了各种电子模拟开关，有双极型晶体管的，也有MOS管的。模拟开关在输入数字信号（Di）的控制下，使变换网络中相应支路在基准电源和地之间或在运算放大器输入（虚地）和地

6、之间切换。理想模拟开关要求在接通时压降为0 V，断开时电阻无穷大。而双极型晶体管在饱和导通时管压降很小，截止时有很大的截止电阻，因此可用作理想模拟开关11.1.3模拟开关D/A转换器的主要技术指标包括转换精度、转换速度和温度系数等。1．转换精度D/A转换器的转换精度通常用分辨率和转换误差来描述。（1）分辨率分辨率是D/A转换器在理论上可达到的精度，定义为电路能分辨的最小输出（V）和满度输出（Vm）之比。分辨率=D/A变换器的位数n表示了分辨率，分辨率也可以用数字位数表示。输入数字量位数越多，输出电压

7、可分离的等级越多，即分辨率越高。11.1.4D/A转换器的主要技术指标（2）转换误差转换误差的来源很多，如转换器中各元件参数值的误差，基准电源不够稳定和运算放大器零漂的影响等。转换误差用以说明D/A转换器实际上能达到的转换精度。转换误差可用满度值的百分数表示，也可用LSB的倍数表示。如转换误差为（1/2）LSB，表示绝对误差为V/2。D/A转换器的绝对误差（或绝对精度）是指输入端加入最大数字量（全1）时，D/A转换器的理论值与实际值之差。该误差值应低于LSB/2。2．转换速度（1）建立时间tset建

8、立时间是指输入数字量变化时，输出电压变化到相应稳定电压值所需时间。一般用D/A转换器输入的数字量NB从全0变为全1时，输出电压达到规定的误差范围（LSB/2）时所需时间来表示。D/A转换器的建立时间较快，单片集成D/A转换器建立时间最短可达0.1s以内。（2）转换速率SR转换速率是指大信号工作状态模拟输出电压的最大变化率，通常以V/s为单位。反映了电压型输出的DAC中输出运算放大器的特性。3．温度系数温度系数是指在输入不变的情况下，输出模拟电压随温