东北大学电子技术基础—第九章 DAC、ADC1

《东北大学电子技术基础—第九章 DAC、ADC1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第9章数/模和模/数转换9.1数/模转换器(DAC)把数字量转换为模拟量的过程称作数/模转换器，简称DAC（DigitaltoAnalogConverter）。9.2模/数转换器(ADC)将模拟量转换为数字量的过程称为模/数转换，简称A/D转换。实现A/D转换的电路被称之为模/数转换器，简称ADC(AnalogtoDigitalConverter)。9.3A/D转换器应用举例7/24/20211东北大学信息学院9.1数/模转换器(DAC)DAC的输入是数字信号。它可以是任何一种编码，常用的是二进制码。输入可以是正数，也可以是负数，通常是无符号的二进制数。如图为D/

2、A转换框图。d0d1d2d3DACvODAC框图7/24/20212东北大学信息学院DAC输出的模拟量与输入的数字量成正比。若比例系数为1，则4位DAC输入二进制数可以是0000～1111，输出模拟量的大小相应为0～15。DAC的输出有电流和电压之分。以电流输出为例。4位二进制数的展开式：A=a3×23+a2×22+a1×21+a0×20在比例系数为1的前提下，输出电流的表达式为：Iout=a3×23I0+a2×22I0+a1×21I0+a0×20I09.1数/模转换器(DAC)7/24/20213东北大学信息学院如图示原理图。图中开关Si受数字量中第i位数控制，

3、当ai=1时，Si闭合，而ai=0时，Si断开。电流源的值与二进制数的权值相同。这样，A=0001时，Iout=I0；A=0011时，Iout=3I0…。8I0S34I0S22I0S11I0S0IoutDAC转换原理图9.1数/模转换器(DAC)如何得到？7/24/20214东北大学信息学院9.1.1二进制权电阻DAC7/24/20215东北大学信息学院n位权电阻DAC有：12位权电阻DAC，VREF=10V，最高位权电阻为1kΩ，最低位权电阻为211×1=2.048MΩ，最低位二进制数为1，则该电阻流过的电流最高位权电阻误差为0.05%，电流误差7/24/202

4、16东北大学信息学院9.1.2R-2R倒T型电阻网络DACiA↓iB↓iC↓i3i2i1i0VREFS3S2S1S0iFIR16RFvoRRR2R2R2R2R2RA-+iI11110000图9-2倒T型电阻网络DACABCDIR=VREFR7/24/20217东北大学信息学院由上述分析可写出图9-2各支路的电流为：7/24/20218东北大学信息学院对于n位权电阻DAC7/24/20219东北大学信息学院例9-1已知倒T型电阻网络DAC的RF=R，VREF=10V，试分别求出四位和八位DAC的最小(只有数字信号最低位为1)输出电压VOmin。7/24/202110

5、东北大学信息学院解：四位DAC的最小输出电压为：八位DAC的最小输出电压为：7/24/202111东北大学信息学院例9-2已知倒T型电阻网络DAC的RF=R，VREF=10V，试分别求出四位和八位DAC的最大(各位数字信号都为1)输出电压VOmax。7/24/202112东北大学信息学院解：四位DAC的最大输出电压为：八位DAC的最大输出电压为：7/24/202113东北大学信息学院例9-3已知倒T型电阻网络DAC的RF=2R，VREF=10V，试分别求出四位和八位DAC的最小输出电压VOmin。7/24/202114东北大学信息学院解：四位DAC的最小输出电压为

6、：八位DAC的最小输出电压为：7/24/202115东北大学信息学院结论比较上述三例，在VREF和RF相同条件下，位数越多，输出最小电压越小，输出最大电压越大；在VREF和位数相同条件下，RF越大，则输出电压越大。7/24/202116东北大学信息学院9.1.3DAC的主要技术指标⒈分辨率：DAC所能分辨的最小输出电压与满刻度输出电压之比。最小输出电压是指输入数字量只有最低有效位为1时的输出电压；最大输出电压是指输入数字量各位全为1时的输出电压。n越大，分辨率越小，在相同条件下输出的最小电压越小。7/24/202117东北大学信息学院9.1.3DAC的主要技术指标

7、⒉转换误差转换误差常用满刻度FSR(FullScale)的百分数来表示。如AD7520的线性误差为0.05%FSR，即转换误差等于满刻度的万分之五。有时转换误差用最低有效位LSB(LeastSignificantBit)的倍数表示。7/24/202118东北大学信息学院如DAC的转换误差等于1/2LSB，表示输出电压的绝对误差为最低有效位（LSB）为1时输出电压的一半。DAC产生误差的主要原因有：参考电压VREF的波动、运算放大器的零点漂移、电阻网络电阻值的偏差等。分辨率和转换误差共同决定了DAC的精度。要想DAC的精度高，不仅要选位数高的DAC，还要选用稳定度高

8、的基准电压