数字电路第8章a-d转换

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1、第八章数-模和模-数转换本章讲授数-模转换（把数字量转换成相应的模拟量和模-数转换（把模拟量转换成相应的模拟量）的基本原理和常见的典型电路。目的：了解A/D、D/A转换电路的基本工作原理；掌握A/D、D/A转换电路的基本使用方法；8.1概述权电阻网络D/A转换器；倒梯形电阻网络D/A转换器；权电流型D/A转换器；权电容网络D/A转换器；开关树型D/A转换器；D/A转换器类型A/D转换器类型直接A/D转换器并联比较型反馈比较型间接A/D转换器电压—时间型(V-T型)电压—频率型(V-F型)8.2D/A转换器8.

2、2.1权电阻网络D/A转换器结构：图9.2.1是四位电阻网络D/A转换器，它是由全电阻网络、4个模拟开关和1个求和放大器组成。S3、S2、S1、S0是4个电子开关它们的状态分别受输入代码d3、d2、d1、d0的取值控制。代码为1时开关接到参考电压VREF上，有支路电流Ii流向求和放大器。代码为0时开关接地，该支路电流Ii为零。求和放大器是一个接成负反馈的运算放大器（近似为理想放大器即输入电阻为无穷大，输出电阻为零）8.2D/A转换器8.2.1权电阻网络D/A转换器原理：在认为运算放大器输入电流为零的条件下可得

3、到：V0=－RFi∑=－RF(I0+I1+I2+I3)由于V+=V－≈0RF=R/2则得到，V0=－8.2D/A转换器8.2.1权电阻网络D/A转换器对于n位的权电阻网络D/A转换器，当反馈电阻取为R/2时，输出电压的计算公式可写成V0=－=－上式表明，输出的模拟电压正比于输入的数字量，从而实现了从数字量到模拟量的转换。当Dn=0时V0=0，当Dn=11…11时V0=－V0的最大变化范围是0~－说明：式中的参考电压VERF为正电压时，输出电压V0始终为负值。若想得到正的输出电压，则将VREF取为负值。8.2D

4、/A转换器8.2.1权电阻网络D/A转换器特点：电路结构简单电阻误差大开关有导通电阻转换时间短电压范围8.2D/A转换器8.2.2倒T型电阻网络D/A转换器权电阻网络D/A转换器的优点是结构简单，所用电阻元件数目少。缺点是各个电阻的阻值相差较大，尤其位数较多时这个问题就更加突出。为了克服这一缺点，又研制出了倒T形电阻网络D/A转换器。图8-2-2倒T形电阻网D/A转换器原理：由上图可知，因求和放大器反相输入端V-的电位始终接近于零，所以无论开关S3S2S1S0合到哪一边，都相当于接到地电位上，流过每

5、一支路的电流始终不变。因此，可将图8-2-2电阻网等效为图8-2-3。8.2.2倒T型电阻网络D/A转换器图8-2-2倒T形电阻网络D/A转换器图8-2-23倒T形电阻网络支路电流等效电路8.2.2倒T型电阻网络D/A转换器图8-2-2倒T形电阻网络D/A转换器如果令di=0时开关Si接地，di=1时Si接V－(虚地），可求得I∑：输出电压为：对于n位输入的倒T形电阻网络D/A转换器，输出模拟电压为：特点：电路结构简单电阻误差较小开关有导通电阻转换时间短电压范围8.2.3权电流型D/A转换电路特点：

6、电路结构较复杂转换时间短开关的导通电阻影响不大转换电压精度高D0Dn-2_+vORFVREF(-)Dn-1II/2nI/22I/2II8.2.4开关树型D/A转换电路特点：结构简单转换时间短电阻单一对开关内阻要求不高易于集成RvORRRRRRRD0D0D1D1VREFD2D28.2.5权电容型D/A转换电路特点：输出的精度仅与电容的比例有关，与电容的绝对值无关。输出的稳定度不受开关内阻和参考电源的影响。稳态下，电容网络不消耗功率。容易集成（cmos可制作电容）转换时间长集成度不高D0D

7、n-1VREFvOD1S0S1Sn-120CXC0’C0Cn-1C120CX21CX2n-1CXSD8.2.6双极性权电阻型D/A转换电路D0Dn-2I2R2R2RI/2n2R_+vORI/2nI/2nI/2n-1I/2I/22I/2IVREF(-8V)Dn-1RBVB(+)IB1加偏移电路，使输入为10…00时的输出为0补码输入输出011+3V010+2V001+1V0000111-1V110-2V101-3V100-4V原码输入输出(无偏移)输出(偏移-4V)111+7V+3V110+6V+2V101+

8、5V+1V100+4V0011+3V-1V010+2V-2V001+1V-3V0000-4V补码的符号位取反，使单极性转换电路通过加入偏移电路，实现双极性转换。8.2.7D/A转换器的转换精度与速度D/A转换的主要技术指标:转换精度包括：转换速度分辨率、转换误差用能分辨的最小电压（LSB）与最大电压（满量程FSR）之比来表示分辨率由电阻网络、模拟开关、参考电源、运算放大器温漂等环节，造成输出模拟电压