数模与模数转换

《数模与模数转换》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、第八章数/模与模/数转换学习目标了解数/模、模/数转换的基本原理了解常见的数/模、模/数转换方案1第八章数/模与模/数转换8.1数/模转换8.1.1数模转换的基本原理8.1.2几种典型的数模转换方案8.1.3数/模转换器的主要性能指标8.2模/数转换8.2.1模/数转换的基本原理8.2.2几种典型的模/数转换方案8.2.3模/数转换器的主要性能指标28.1数/模转换数/模转换（DigitaltoAnalogConvert）--D/A模/数转换（AnalogtoDigitalConvert）--A/DA/D、D/A它们是模拟系统与数字系统之间的

2、接口器件，是数模混合器件。A/D转换器，是将输入的模拟信息转换为二进制数码的编码器；D/A转换器，则是由二进制数码转换为模拟信息的译码器。38.1.1数模转换的基本原理D/A转换器将数字电路中的数字量转换为模拟量，实现对生产过程等对象的计算机控制。D/A转换器的种类很多，按照转换速度、方式分类:可分为：直接转换或间接转换；并行转换或串行转换；数字/电压转换和数字/轴角转换等。D/A转换器实质上是一种解码器。它同时输入了数字量D和模拟参考量－基准电压VREF，输出是模拟量VA。输入/输出间的关系可表示为VA=DVREF4这里，D是小于1的二进制

3、数，可表示为其中，n为数字量的位数，ai为第i位代码，它为1或为0。D/A转换器的输出为由上式可见，D/A转换器输出电压VA等于各数据位所对应分量的模拟电压之和。各种转换器就是根据这一基本原理设计的。58.1.2几种典型的数模转换方案D/A转换器一般由基准电源、电阻解码网络、运算放大器和缓冲寄存器等部件构成。权电阻解码网络D/A转换器原理图如图8-1所示，是最简单的一种转换器，它由权电阻解码网络和运算放大器组成。权电阻解码网络是实现D/A转换的关键部件。解码网络的每一位由一个权电阻和一个双向模拟开关组成，图中每个开关的左方标出该位的权，如、、

4、…。开关右方标出该位的权电阻阻值，如R、R、…。每位的阻值和该位的权值是一一对应的，是按二进制规律排列的，称为权电阻。权电阻的排列顺序和权值的排列顺序相反。随着权值按二进制规律递减，权电阻值按二进制规律递增，以保证流经各位权电阻的电流符合二进制规律。6图8-1权电阻解码网络D/A转换器电路原理图开关由该位的二进制码控制，代码ai为1时，开关Si上合，相应的权电阻接基准电压VREF；代码ai为0时，开关Si下合，相应的权电阻接地。7运算放大器和电阻解码网络组成比例求和放大电路。因运放同相端接地，所以求和点∑电位也为地电位，称为虚地点。当某一位（

5、如第K位）的输入代码为l，相应开关Sk合向VREF时，通过该位权电阻Rk流向求和点的电流为，当某位代码为0时，相应开关合向地，没有电流通过相应权电阻流向求和点。推广到一般情况，如以ai代表第i位代码，它可为1或为0，则I1i可表示为权电阻网络流向求和点的电流I1为各位所对应的分电流之和，即：流过反馈电阻RF的电流为：。因I3≈0，8从I1式可知，流入求和点的电流是由代码为1的那些位提供的。从Vo式可见，转换器的输出电压Vo正比于数字量D，负号表示输出电压的极性与基准电压VR的极性相反，RF为反馈电阻，调整它可以改变输出电压的范围。2．T型电阻

6、解码网络D/A转换器有权电阻和权电流两种类型的T型电阻解码网络D/A转换器，图8-2为权电流型D/A转换器的电路原理图。从图中可见，网络只有R和2R两种电阻，不管从那个开关向运放输入端看去，输入电阻都是R（两个2R电阻并联）。因为运算放大器求和点虚地，无论输入代码ai为0、或为1，电阻网络中各支路的电流是不变的。但是电流向下每经过一个节点就进行一次对等分流，因此网络实际上是一个按二进制递减规律分流的分流器。VREF供出的总电流为：9经2R电阻流向开关的各分电流为：10电流是流向求和点还是流向地，是由数字量各位的代码ai是1还是0决定。因此，流

7、向求和点的电流I1由下式确定：因，所以结果和权电阻解码网络D/A转换器一样。在权电阻解码网络中，各位电阻阻值是按二进制规律递变的，最高位和最低位阻值相差很大。例如，12位D/A时，相差近=2048倍，很难保证精度，尤其是在集成D/A转换器中特别突出，所以在集成D/A转换器中普遍采用T型电阻解码网络。113.开关树型D/A转换器开关树型D/A转换器是一种能确保单调特性的D/A转换器，它由分压器、树状排列的模拟开关和运放组成，如图8-3所示（为了简化，图中以3位D/A转换器为例）。分压器由2n个（n为数字量位数）相同阻值的电阻串联构成，把基准电压

8、等分为2n份。模拟开关共有n级，形成树状，n级分别由数字量的各位控制。数字量某位代码ai为1时，相应级的开关均上合；为0时，均下合。这样n级开关结合起来就把与数字量