[管理]第13章数模模数转换

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1、第13章数模和模数转换技术随着集成技术和数字电了技术的发展，川数字系统处理模拟信号的数字处理技术已冇了广泛的应用。在数字处理技术屮不仅需要将模拟信号转换数字信号，而且需耍将处理过的数字信号再转换为模拟信号。木章将讲授数模和模数转换的基木原理、常见的典型电路及D/A、A/D转换器的主要参数。13.1数模转换技术数字(Digital)信号转换成模拟(Analog)信号,简称为D/A转换。在很多系统中,D/A转换是不能缺少的重耍组成部分，本节将介绍三种常用的D/A转换器。13.1.1权电阻数模转换权电阻转换器如图13-1所示。图13-1位权电阻数模转换因为运算放大器同和端接地，所以反

2、和端为虚地，电位为0,从而有:V2R山于运放输入阻抗很大，；i=o,从而有:而运放的输111电压为:Vo=-ijRf例13・1现侑图13-2(a)的电压波形丿施加在图13・2(b)所示权电阻D/A转换器的输入端，试求该电路的输出电压。解：由于输入端为数字信号1时，相当于所5V的脉冲电压，所以在各个输入为1时各个权重的电流为：/0=—^―=0.025mA200/)=—=0.05mA100人=—=0.1mA「50/3=—=0.2mADoD】DiD320()M2/()1■一lOOkQ/io—l150kQ"7ToL]-25kQ"77o—l"1—25…012345678910111213

3、1415»。5V05V0°.5V0a)b)图13-2例1的波形和D/A转换器图由此可以得到对应各个权重电流的电压为：Vo(£>o)=-^/o=100.025=-0.25VVo(D1)=-/?/Z1=100.05=-0.5VVo(I)2)=-^/A=100.1=-1VV0(£>3)=-/?//o=100.2=-2V当所加输入二进制码为0000时，输出电压为0V；当输入二进制码为0001时，输出电压为一0.25V；当输入二进制码为0010时，输出电圧为一0.5V；当输入电压为0011时，输出电压为一0.25V+(-0.5V)=-0.75V,每一个增加的二进制码就相当于给输出电压增加

4、一0.25Vo由此得到图13・3所示的输出电压波形，其波形是一个从0到一3.75V、具有阶梯为一0.25V的梯形波。权电阻D/A转换器的缺点是电阻的阻值太多，如果是8位转换器需要8个电阻，阻值范围从R到128R,耍保证这么大范围的阻值精度范围都小T0.5%是很难的，特別是在大规模生产中。DqDDiR2R二Rs2RR6Rs2RR*二进制码输入/RRR―o13.1.2R/2R倒T型电阻网络D/A转换器图13-4R/2R倒T型电阻D/A转换器图13-4是R/2R倒T型电阻D/A转换器。由于该转换器中的电阻值不是R就是2R,所以克服了权电阻转换器中电阻值多的缺点。该转换器输入数字量

5、与输出模拟量Z间的关系，可以用在该转换器的输入端输入数字量1000、0100>0010和0001,然后计算出对应各个数字量的模拟量的方法获得。(1)数字量为1000的情况数字最为1000,也就是除03=1外，6、D、D)都是0,这种情况如图13・5所示。由于r>2初lD)=0,根据电阻串并连的规律，有Req=2R。由于运放的反和端是虚地，所以实际上没有电流流过Req。由此有电流I：2R由此可以得到对应数字量1000的模拟虽:输出电压是：V0=-IRf=-(^-)2R=-5V(1)数字量为0100的情况如果数字量为0100,就是说»3=0、£>2=1、D]=0、£>0=0,这种情

6、况如图13-6所示。图13-6£>3=0.0=1、6=0、Do=O的情况这种情况下流过电阻Rf的电流I为2R则输出的模拟量为25V0=-//?f=-(—)2/?=-2.5VZa(1)数字量为0010的情况如果数字量为0010,就是说6=0、6=0、6=1、6=0,这种情况如图13-7所示。5V9D}2R—o这种情况下流过电阻Rf的电流/为r1.251=2R则输出的模拟量为1.25~2R)2/?=-1.25V(1)数字量为0001的情况如果数字量为0001,就是说03=0、6=0、6=0、D0=h这种情况如图13-8所示。5V图13・86=0、0=0、Di=0.6=1的情况这种情

7、况下流过电阻Rf的电流I为则输出的模拟量为r0.6251=2RVo=-IRf=-(畔)2/?=-0.625VZK若是数字量不是上述4种悄况，则肯定是上述4种情况的叠加，这时输出模拟量也是上述4种输出模拟量的亞加。例如，若数字量是1101,则输出的模拟量是Vo=(-5)+(-2.5)+(-0.625)二一8」2513.1.3R/2RT型电阻网络D/A转换器图13-9是R/2RT型电阻网络D/A转换器。图屮，运放输入端卩一的电位总是接近于0V(虚地)，所以无论数字量》3、》2、6、D)控制的开关