(5版)数-模和模-数转换

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1、第十一章数－模和模－数转换习题:11.1;11.2;11.3;11.6;11.7;11.13;11.141教学内容§11.1概述§11.2D/A转换器§11.3A/D转换器教学要求1、掌握DAC和ADC的定义及应用；2、了解DAC的组成、倒T型电阻网络、集成D/A转换器、转换精度及转换速度；3、了解ADC组成、逐次逼近型A/D转换器、积分型A/D转换器、转换精度及转换速度。11.1概述模－数转换（A/D转换）：将模拟信号转换为数字信号。实现A/D转换的电路称为A/D转换器，简写为ADC(Analog-DigitalCo

2、nverter)数－模转换（D/A转换）：将数字信号转换为模拟信号。实现D/A转换的电路称为D/A转换器，简写为DAC(Digital-AnalogConverter)例如：对于0~5V的直流电压，计算机用8位数字量来描述时：最小值（00000000）B=0对应0V，最大值（11111111）B=255对应5V，中间值（01111111）B=127对应2.5V等D/A的任务是接收到一个数字量后，给出一个相应的电压。比如收到（00111111）B，应给出幅度为1.25V的电压。11.2D/A转换器将数字信号转换为模拟信号

3、的电路。电阻网络模拟电子开关求和放大器参考电压一、权电阻网络D/A转换器集成运放通过RF接入负反馈，有虚短，V-≈V+=0取RF=R/2n位权电阻网络D/A转换器，当反馈电阻取为R/2时，输出电压的计算公式：输出电压的变化范围:优点：结构简单，所用的电阻元件数很少。缺点：各电阻的阻值相差较大，不能保证有很高的精度。二、倒T形电阻网络D/A转换器电阻网络模拟电子开关求和放大器由于V-≈V+=0,所以开关S合到哪一边，都相当于接到了“地”电位，流过每条电路的电流始终不变。可等效为：取RF=Rn位输入的倒T形电阻网络D/A转

4、换器，当反馈电阻取为R时，输出电压的计算公式：优点：（1）只有R和2R两种阻值的电阻，可达到较高的精度；（2）各支路电流恒定不变，在开关状态变化时，不需电流建立时间，所以电路转换速度高，使用广泛。CB7520电路原理图三、权电流型D/A转换器恒流源恒流源模型：只要电路工作时保证VB和VEE稳定不变，则三极管的集电极电流即可保持恒定，不受开关内阻的影响。为减少电阻阻值的种类，在实用的权电流型D/A转换器中，经常利用倒T形电阻网络的分流作用产生一组所需的恒流源。按比例加大发射结的面积DAC0808电路结构框图16（COMP

5、）外接补偿电容端已知VREF=10V四、具有双极性输出的D/A转换器接一偏置电流符号位求反补码输入除符号位的原码对应的十进制数要求的输出电压原码输入无偏移时的输出偏移负4V后的输出d2d1d0d1d0d2d1d001111+3+3V111+7+3V01010+2+2V110+6+2V00101+1+1V101+5+1V0000000V100+40V11101-1-1V011+3-1V11010-2-2V010+2-2V10111-3-3V001+1-3V100100-4-4V0000-4V表11.2.1输入为3位二进制

6、补码时要求D/A转换器的输出表11.2.2具有偏移的D/A转换器的输出数字输入Dn=100时，要求输出Vo=0，即IR=0,VB/RB=iΣ=-VREFDn/(23R)=-VREF22/(23R)=-VREF/2RVREF与VB的极性应相反，符合极性要求时，由下式得VB、RBVB/RB=iΣ=VREF/2R11.2.4开关树型D/A转换器（了解）若d2d1d0=011有用路：3/8VREF—S01——S11—S20—VoVo=3/8VREF11.2.5权电容网络D/A转换器（了解）五、D/A转换器的主要参数（1）分辨率

7、：D/A转换器理论上可达到的精度。1.D/A转换器的转换精度分辨率也可用D/A转换器能够分辨出来的最小输出电压与最大输出电压(FSR)的比值来表示。10位D/A转换器的分辨率为：分辨率可以用输入二进制数码的位数给出。（2）转换误差：D/A转换器实际上能达到的转换精度。可以用输出电压满刻度值(FSR)的百分数表示，也可用最低位有效值的倍数表示。如：转换误差为0.5LSB，表示输出模拟电压的绝对误差等于当输入数字量的LSB＝1时，其余各位均为0时输出模拟电压的一半。转换误差可分为静态误差和动态误差。产生静态误差的原因是基准

8、电源不稳定、运放的零点漂移、模拟开关导通时的内阻和压降及电阻网络中阻值的偏差等；动态误差则是在转换的动态过程中产生的附加误差。（1）建立时间tset：指输入数字量各位由全0变为全1或由全1变为全0时,输出电压达到某一规定值所需要的时间。通常建立时间在100ns~几十s之间。2.D/A转换器的转换速度（2）转换速率SR：指输入数字