数字电子技术 清华大学课件 第11章

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1、《数字电子技术基础》第五版《数字电子技术基础》（第五版）教学课件清华大学阎石王红《数字电子技术基础》第五版第十一章数-模（D/A）和模-数（A/D）转换《数字电子技术基础》第五版11.1概述一、用途及要求电加热炉控制对象执行机构A/DD/A传感器放大器微型计算机转换转换热电偶温度！精度！速度时间《数字电子技术基础》第五版三、分类ì权电阻网络DACïìì并联比较型倒T形电阻网络DACï直接型íïïïî反馈比较型D/Aí权电流型DACA/DíïïìV-T变换型开关树型DAC间接型íïïîîV-F变换型ïî权电容网络DAC《数字电子技术基础》第五版11.2D/A转换器DA(电压或电流)D/A1

2、11101…？《数字电子技术基础》第五版11.2.1权电阻网络D/A转换器一、电路结构和工作原理求和放大器权电阻网络模拟开关负反馈放大器：设A为理想放大器，即A=¥,i=0,R=0VIO当接成深度负反馈时，必有V»V=0，且i=0-+I《数字电子技术基础》第五版求和放大器V权电流：I=REF权电阻网络iRiVI=REF032RVI=REF122R模拟开关I=VREF212RVI=REF302Rd=0时，I=0iiS~S受数字d~d控制3030d=1时，I流向å点ii《数字电子技术基础》第五版求和放大器权电阻网络•优缺点：•1.优点：简单•2.缺点：电阻值相差大，难于保模拟开关证精度，且大

3、电阻不宜于集成在IC内部输出电压：V=-RiOFå=-R(I+I+I+I)F3210VVVVREFREFREFREF=-R(d+d+d+d)F322130R2R2R2RVREF3210R=R=-4(2d3+2d2+2d1+2d0)F22《数字电子技术基础》第五版11.2.2倒T形电阻网络DAC希望用较少类型的电阻，仍然能得到一系列权电流《数字电子技术基础》第五版RRRR《数字电子技术基础》第五版di=1时，Ii流入iåüIIIIýÞiå=d3()+d2()+d1()+d0()d=0时，I流入地端24816iiþVREF13210V=-Ri=-R(d2+d2+d2+d2)Oå43210R2

4、VREF=-D42《数字电子技术基础》第五版VREF13210V=-Ri=-R(d2+d2+d2+d2)Oå43210R2VREF=-D42对n位输入时，应有VREF1n-1n-210V=-Ri=-R(d2+d2+L+d2+d2)Oånn-1n-210R2VREF=-Dn2nn2-1D范围为0~2-1,V=0~-VnOnREF2V取“负”则得V为“正”REFO《数字电子技术基础》第五版实例：CB7520《数字电子技术基础》第五版11.2.6具有双极性输出的DAC当输入数字量有±极性时，希望输出的模拟电压也对应为±。一、原理例：输入为3位二进制补码。最高位为符号位，正数为0，负数为1补码输

5、入对应的要求的D2D1D0十进制输出011+3+3V010+2+2V001+1+1V00000V111-1-1V110-2-2V101-3-3V100-4-4V《数字电子技术基础》第五版D/A补码输入对应的要求的原码输入对应的偏移后D2D1D0十进制输出D2D1D0输出的输出011+3+3V111+7V+3V010+2+2V110+6V+2V001+1+1V101+5V+1V00000V100+4V0V111-1-1V011+3V-1V110-2-2V010+2V-2V101-3-3V001+1V-3V100-4-4V0000V-4V*将符号位反相后接至高位输入1*将输出偏移使输入为10

6、0时，输出为0《数字电子技术基础》第五版二、电路实现*将符号位反相后接至高位输入1.V=-8VREF*将输出偏移使输入为100时，输出为08210则V=(d2+d2+d2)O32102000®V=0VO2.偏移-4V,使输入100时，V=0O001®V=1VO则d2d1d0=IVREF111®VO=7VQ输入100时，iå==22R100®V=4VOVBIVREF只需令I=i®==即可BåR22RB《数字电子技术基础》第五版11.2.7DAC的转换精度与速度一、转换精度1.分辨率（理论精度）•用输入数字量的二进制数码位数给出•n位DAC,应能输出0~2n-1个不同的等级电压，区分出输入

7、的00···0到11···1，2n-1个不同状态2.转换误差（实际精度）•用最低有效位的倍数来表示•有时也用绝对误差与输出电压满刻度的百分数来表示《数字电子技术基础》第五版二、误差分析1.DV引起的误差REFVDVREFREFV=-DÞDV=-DOnnOnn22《数字电子技术基础》第五版2.漂移误差由OpA零点漂移导致的曲线漂移3.非线性误差模拟开关的导通内阻不为0，电阻网络的偏差引起*总误差：几种误差的绝对值相加《数字电子技术基础