AD_DA转换基本原理

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1、第七章数模、模数转换电路第七章数模、模数转换电路7.17.1概述概述7.27.2数模转换器（数模转换器（DACDAC））7.37.3模数转换器（模数转换器（ADCADC））本章小结本章小结17.1概述将数字信号转换成模拟信号的电路叫做数/模转换电路，简称D/A转换器。将模拟信号转换成数字信号的电路叫做模/数转换电路，简称A/D转换器。这两类电路常用于计算机与模拟系统的接口电路中。2模/数转换ADC模数拟字系系统统数/模转换DAC37.2数模转换器（DAC）7.2.1D/A转换器的基本原理对于有权码，先将每位代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后相加，即可得到与数字量成正比的总

2、模拟量，从而实现从数字到模拟信号的转换。47.2.2D/A转换器的输出特性为了转换无符号或有符号的二进制数。一般DAC有单极性和双极性两种输出特性，1515VV7V7V1111110模0110011−7V模−7V数拟拟字量四量量位数字量00VV二00000000四位二进制码11111111进单极性输出特性制5码7.2.3倒T型电阻网络D/A转换器（T型网络数/模转换）倒T型电阻网络D/A转换器中的电阻取值非常简单，只有R和2R两种阻值。并且电阻网络中各电阻连接点对地的等效电阻均为R。电路配有一个基准电压VREF，在数字信号的控制下为电子开关提供权电流。6一、倒T型电阻网络D/A

3、转换器结构图RFD0D1D2D3IΣ(R)uoA输入端S0S1S2S3所有的纵向电阻均为2R2R2R2R2R2R所有的横向RRR+VREF电阻均为RI。S～S为电子开关，分别由输入数码D～D控制。03037二、工作原理RF(R)D0D1D2D3IΣuoAS0S1S2S3Si接I/16I/8I/4I/22R虚2R2R2R2RRRR+VREF地I/16I/8I/4I/2I1、当DDDD=1111时(电子开关S0S1S2S3向右)：0123S接运算放大器反相输入端(虚地)。各节点对i地的等效电阻均为R，电流分配关系如图所示。8RF(R)(R)D0D0D1D1D2D2D3D3IΣuoA

4、SiS0S1S2S3接I/16I/8I/4I/22R真2R2R2R2RRRR+VREF实I/16I/8I/4I/2I地2、当DDDD=0000时(电子开关SSSS向左)：01230123S接运算放大器同相输入端(接地)。各节点对i地的等效电阻仍均为R，电流分配关系如图所示。9三、定量分析VREFI=1、基准电流I：RRF(R)D0D1D2D3IΣuoAS0S1S2S3I/16I/8I/4I/22R2R2R2R2RRRR+VREFI/16I/8I/4I/2I102、流过各开关支路I/16I/8I/4I/21111的电流分别为：I⋅I⋅I⋅I⋅43212222RF(R)D0D1D2

5、D3IΣuoAS0S1S2S3I/16I/8I/4I/22R2R2R2R2RRRR+VREFI/16I/8I/4I/2I113、总电流(假定D0~D3为全1)为：1111VREF1111IΣ=I(+++)=(+++)24232221R24232221RF(R)D0D1D2D3IΣuoAS0S1S2S3I/16I/8I/4I/22R2R2R2R2RRRR+VREFI/16I/8I/4I/2I12RF(R)D0D1D2D3IΣuoA将D0~D3S0S1S2S3的影响全考I/16I/8I/4I/22R2R2R2R2R虑进来，则RRR+VREF总电流为：I/16VI/81I/41I/2

6、1I1I=REF(D+D+D+D)Σ40312213R22223VREF0123VREFi=4(2D0+2D1+2D2+2D3)=4∑2Di2R2Ri=0134、输出电压为：3VREFiuo=−IΣRF=−IΣR=−4∑2Di2i=0RF(R)D0D1D2D3IΣuoAS0S1S2S3I/16I/8I/4I/22R2R2R2R2RRRR+VREFI/16I/8I/4I/2I14四、结论⑴只要D0~D3有为1的值时，总电流IΣ中就会有该支路电流。因此输出电压由D0~D3编码的大小决定，完成了数/模转换；⑵可以采用增加Di的位数来提高数/模转换的精度。将上公式中n的3u换成=−nV

7、即可：REF∑2iDon+1i2i=0⑶转换精度由R的精度和电子开关中的内阻来决定。157.2.4权电流型D/A转换器（电流激励型数/模转换器）前面所述T型网络D/A转换器的转换精度不仅与Di的位数有关而且还与电阻的阻值精度有密切的关系，为了进一步提高D/A转换器的转换精度，还可以采用权电流型D/A转换器。16一、四位权电流型D/A转换器结构图RFD0D1D2D3IΣuoAS0S1S2S3I/16I/8I/4I/2-VEE这组恒流源从高位到低位电流的大小依次为：I/2、I/4、I/8、I/1