第九章模拟信号与数字信号的相互转换

《第九章模拟信号与数字信号的相互转换》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、第九章模拟信号与数字信号的相互转换第一节D/A转换器第二节A/D面换器第一节D/A转换器一、D/A转换器电路及原理数字量是用代码按数位组合起来表示的，对于有权的代码，每位代码都有一定的权。为了将数字信号转换成模拟信号，必须将每一位的代码按其权的大小转换成相应的模拟信号，然后将这些模拟量相加，就可得到与相应的数字量成正比的总的模拟量，从而实现了从数字信号到模拟信号的转换。这就是组成D/A转换器的基本指导思想。D/A转换器由数码寄存器、模拟电子开关电路、解码网络、求和电路及基准电路等部分组成。数字量以

2、串行或并行方式输入存于数码寄存器中，数字寄存器输出数码，分别控制对应位的模拟电子开关，使数码为1的位在位权网络上产生与之成正比的电流值，再由求和电路将各种权值相加，即得到数字量对应的模拟量。n位D/A转换器的方框图如图9-1所示。下一页返回第一节D/A转换器二、二进制权电阻网络D/A转换器1.权电阻网络D/A转换器电路及转换原理如果一个n位二进制数用Dn=dn-1dn-2……d1d0表示，则从最高位到最低位的权依次为2n-1、2n-2…21、20。图9-2所示是四位权电阻网络D/A转换器的原理图，

3、它由权电阻网络、模拟开关、求和放大器三部分组成。权电阻网络中每个电阻的阻值与对应位的权成反比。上一页下一页返回第一节D/A转换器2.二进制权电阻网络D/A转换器的优缺点二进制权电阻网络D/A转换器的优点是该电路用的电阻较少，电路结构简单，可适用于各种有权码，各位同时进行转换，速度较快。它的缺点是各个电阻的阻值相差很大，尤其在输入信号的位数较多时，问题就更突出了。例如当输入信号增加到八位时，如果取权电阻网络中最小的电阻为R=10kΩ，那么最大的电阻将达到27R=1.28MΩ，两者相差128倍。要想在

4、极为宽广的阻值范围内保证每个电阻阻值依次相差一半并且保证一定的精度是十分困难的。这对于制作集成电路极其不利。上一页下一页返回第一节D/A转换器三、T形电阻网络D/A转换器为了克服权电阻网络D/A转换器中电阻阻值相差过大的缺点，又研制出了如图9-3所示的T形电阻网络D/A转换器，由R和2R两种阻值的电阻组成T形电阻网络(或称梯形电阻网络)为集成电路的设计和制作带来了很大方便。网络的输出端接到运算放大器的反相输入端。图9-3中，输入寄存器在接收指令的作用下，将输入数字信号存入寄存器电子模拟开关S0、S

5、1、S2、S3分别由数码寄存器存放的四位二进制数的相应位数码d0,d1,d2,d3控制，根据它是“1”或“0”决定电阻网络中的电阻是接参考电压(基准电压)U0还是接地。上一页下一页返回第一节D/A转换器R-2RT形电阻网络D/A转换器的优点是它只需R和2R两种阻值的电阻，这对选用高精度电阻和提高转换器的精度都是有利的;该电路的缺点是使用的电阻数量较大。此外，在动态过程中T形电阻网络相当于一根传输线，从UREF加到各级电阻上开始到运算放大器的输入稳定地建立起来为止，需要一定的传输时间，因而在位数较多

6、时将影响D/A转换器的工作速度。而且，由于各级电压信号到运算放大器输入端的时间有先有后，还可能在输出端产生相当大的尖峰脉冲。如果各个开关的动作时间再有差异，那时输出端的尖峰脉冲可能会持续更长的时间。提高转换速度和减小尖峰脉冲的有效方法是将图9-4所示电路改成倒T形电阻网络D/A转换电路，如图9-6所示上一页下一页返回第一节D/A转换器由图9-6可见，当输入数字信号的任何一位是1时，对应的开关便将电阻接到运算放大器的输入端，而当它是。时，将电阻接地。因此，不管输入信号是1还是0，流过每个支路电阻的电

7、流始终不变。当然，从参考电压输入端流进的总电流始终不变，它的大小为因此输出电压可表示为上一页下一页返回第一节D/A转换器四、主要技术指标1.分辨率分辨率是指D/A转换器能分辨最小输出电压变化量(从ULSE)与最大输出电压(UMAX即满量程输出电压之比。最小输出电压变化量就是对应于输入数字信号最低位为1，其余各位为n时的输出电压，记为ULSE，满度输出电压就是对应于输入数字信号的各位全是1时的输出电压，记为UMAX。对于一个n位的D/A转换器可以证明上一页下一页返回第一节D/A转换器2.精度D/A转

8、换器的精度是指实际输出电压与理论输出电压之间的偏离程度。通常用最大误差与满量程输出电压之比的百分数表示。3.转换时间D/A转换器的转换时间是指在输入数字信号开始转换，到输出电压(或电流)达到稳定时所需要的时间。它是一个反映D/A转换器工作速度的指标。转换时间的数值越小，表示D/A转换器工作速度越高。上一页下一页返回第一节D/A转换器五、D/A转换器的应用1.集成D/A转换器DA7520DA7520是十位的D/A转换集成芯片，与微处理器完全兼容。该芯片以接口简单、转换控制容易、通用性