数字电路从零开始(I)

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1、第九章数模与模数转换电路9.1D/A转换器一．D/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，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字/模拟转换。二．倒T形电阻网络D/A转换器（4位）所以，无论Si处于何种位置，与Si相连的2R电阻均接“地”（地或虚地）。图中S0～S3为模拟开关，由输入数码Di控制，当Di=1时，Si接运算放大器反相输入端（虚地），电流Ii流入求和电路；当Di=0时，Si将电阻2R接地。可算出，基准电流I=VREF/R，输出电压：则流过各开关支路（从右到左）的电流分别为I/2、I/4、I/8、I/1

2、6。于是得总电流：将输入数字量扩展到n位，则有：可简写为：vO=－KNB其中：K=三．权电流型D/A转换器为进一步提高D/A转换器的转换精度，可采用权电流型D/A转换器。采用具有电流负反馈的BJT恒流源电路的权电流D/A转换器：由倒T形电阻网络分析可知，IE3=I/2，IE2=I/4，IE1=I/8，IE0=I/16，于是可得输出电压为可推得n位倒T形权电流D/A转换器的输出电压：基准电流：四．D/A转换器应用举例DAC0808是8位权电流型D/A转换器，其中D0～D7是数字量输入端。用这类器件构成的D/A转换器时，需要外接运算放大器和产生基准电流用的电阻R1。当VREF=1

3、0V、R1=5kΩ、Rf=5kΩ时，输出电压为：DAC0808D/A转换器输出与输入的关系（设VREF=10V）1.转换精度五．D/A转换器的主要技术指标（2）转换误差——此外，也可用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压之比来表示分辨率，N位D/A转换器的分辨率可表示为1/（2n-1）。2.转换速度3.温度系数——在输入不变的情况下，输出模拟电压随温度变化产生的变化量。一般用满刻度输出条件下温度每升高1℃，输出电压变化的百分数作为温度系数。（2）转换速率（SR）——在大信号工作状态下模拟电压的变化率。（1）分辨率——D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。输入数字量位

4、数越多，分辨率越高。所以，在实际应用中，常用字量的位数表示D/A转换器的分辨率。（1）建立时间（tset）——当输入的数字量发生变化时，输出电压变化到相应稳定电压值所需时间。最短可达0.1μS。9.2A/D转换器一．A/D转换的一般步骤和取样定理由于输入的模拟信号在时间上是连续量，所以一般的A/D转换过程为：取样、保持、量化和编码。取样定理：因为每次把取样电压转换为相应的数字量都需要一定的时间，所以在每次取样以后，必须把取样电压保持一段时间。可见，进行A/D转换时所用的输入电压，实际上是每次取样结束时的vI值。式中fS为取样频率，fimax为输入信号vI的最高频率分量的频率。

5、二．取样—保持电路电路组成及工作原理（取Ri=Rf）:当控制信号vL为高电平时，T导通，vI经电阻Ri和T向电容Ch充电。则充电结束后vO=－vI=vC。N沟道MOS管T作为开关用。当控制信号返回低电平后，T截止。Ch无放电回路，所以vO的数值可被保存下来。三．并行比较型A/D转换器（3位）并行比较型A/D转换器真值表1．转换原理：四．逐次比较型A/D转换器2．逻辑电路五．双积分型A/D转换器它由积分器、过零比较器（C）、时钟脉冲控制门（G）和定时器、计数器（FF0～FFn）等几部分组成。（2）第一次积分阶段工作原理：（1）准备阶段计数器清零，积分电容放电，vO=0V。t=0

6、时，开关S1与A端接通，输入电压vI加到积分器的输入端。积分器从0开始积分：由于vO<0V，过零比较器输出vC=1，控制门G打开。计数器从0开始计数。t=T1=2nTC经过2n个时钟脉冲后，触发器FF0～FFn－1都翻转到0态，而Qn=1，开关S1由A点转到B点，第一次积分结束。第一次积分时间为：（3）第二次积分阶段第一次积分结束时，积分器的输出电压VP为：当t=t1时，S1转接到B点，基准电压－VREF加到积分器的输入端；积分器开始向相反进行第二次积分。当t=t2时，积分器输出电压vO>0V，比较器输出vC=0，控制门G被关闭，计数停止。在此阶段结束时vO的表达式可写为：设

7、T2=t2－t1，于是有：设在此期间计数器所累计的时钟脉冲个数为λ，则：可见，T2与VI成正比，T2就是双积分A/D转换过程的中间变量。上式表明，计数器中所计得的数λ（λ=Qn-1…Q1Q0），与在取样时间T1内输入电压的平均值VI成正比。只要VI