数模与模数转换器

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1、概述D/A转换器A/D转换器第九章数模与模数转换器DigitalAnalogConverterandAnalogDigitalConverter第九章数模与模数转换器教学要求1.掌握倒T形电阻网络D/A转换器(DAC)、集成D/A转换器7533的工作原理及相关计算。2.正确理解D/A转换器的两种输出方式。3.掌握并行比较、逐次比较、双积分A/D转换器(ADC)的工作原理及其特点。4.了解D/A转换器、A/D转换器的主要技术指标及典型应用。D/A转换、A/D转换的应用模拟传感器A/D转换器数字控制计算机D/A转换器模拟控制器工业生产过程控制对象ADC和DAC已成为计算机系统

2、中不可缺少的接口电路。传感器(温度、压力、流量、应力等）计算机进行数字处理（如计算、滤波）、数据保存等用模拟量作为控制信号能将模拟信号转换成数字信号的电路称为模数转换器(A/D)；而将能将数字信号转换成模拟信号的电路称为数模转换器（D/A);转换精度和速度是衡量它们的重要技术指标。9·1D/A转换器（DAC）NB是n位二进制代码的输入数字量。为了将数字量转换成模拟量，必须将每1位的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，即可得与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字—模拟转换。此即D/A转换器的基本思想。1.n位D/A转换器的示意图如下：9.1.1D/A

3、转换器的基本原理D0D1•••vOD/A转换器Dn-2Dn-1NB(iO)2.对D/A的基本要求:输出模拟量与输入数字量值成正比。001010011100101110Dvo/V0654321D0D1D2D3D4D5vODAC3.4位D/A转换器的原理电路如图9.1.2所示：图9.1.2锁存器D0D1D2D3数字量输入或者悬空电路由电子开关、权电阻网络、求和电路、基准电压、锁存器等组成。如Rf=R,由图得9图题7.1.54.n位D/A转换器的一般方框图如下：基准电压n位模拟开关解码网络求和电路数码寄存器n位数字量输入模拟量输出解码网络一般有倒T形电阻网络、T形电阻网络、权电

4、流网络等；电子开关也有TTL型和CMOS型，据此不同的组合可有不同类型的D/A转换器。9.1.2倒T形电阻网络D/A转换器1.4位倒T形电阻网络D/A转换器的工作原理-+RfRRR2R2R2R2R2RI/8S0S1S2S3D0(LSB)D1D2D3I/2I/4I/16I/2I/4I/8I/16v0+VREFi∑(MSB)I图9.1.4倒T形电阻网络D/A转换器Si由Di控制，Di＝0时，Si将电阻2R接地；Di＝1时，Si将电阻2R接（相应电流也送）运放“－”端。处于线性运用状态的运放，虚地使每条2R电阻支路的电流恒定，与开关状态无关。由图可得流入运放的总电流-+Rf

5、RRR2R2R2R2R2RI/8S0S1S2S3D0(LSB)D1D2D3I/2I/4I/16I/2I/4I/8I/16v0+VREFi∑(MSB)I分析电路可知，从每个节点向左看，每个二端网络的等效电阻均为R。与开关相连的电阻2R上的电流从高位到低位按2的负整数幂递减。如图所示输出电压可见电路中输入的每一个二进制数NB,均能在其输出端得到与之成正比的模拟电压VO。常用的CMOS开关倒T形电阻网络D/A转换器的集成电路有AD7520（10位）、AD7533（10位）及AK7546（16位高精度）等。由上式可见，要提高D/A转换器的转换精度，电路参数的选择要注意以下几点：①

6、基准电压要稳定，要求高时可选用带隙基准电压源。②倒T型电阻网络中R和2R电阻的精度要高。③每个模拟开关的开关电压降要相等。以保证各支路的电流按2的整数倍递减。④运放的零点漂移要小。2.集成D/A转换器⒈AD7533D/A转换器AD7533D/A转换器是10位CMOS电流开关形D/A转换器，为电流输出型。使用时外加运放，反馈电阻可外加或用片内电阻。图9.1.5AD7533内部电路2R-+RF2RD9RR2R2RD7D8v0+VREFR10kΩ20kΩ10kΩIOUT1IOUT2R2R2R2RD0D1D2RRS0S9S1S2S7S8图9.1.5电路AD7533引脚图1823

7、4567IOUT1GND169151413121110RFIOUT2D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0V+VREFT1~T3组成电平转移电路,使输入信号能与TTL电平兼容，即使TTL的高电平提高以适应CMOS的需要。Di=1时，T9导通，权电流经T9流入运放的反相端；Di=0时，T8导通，权电流经T8接地。图9.1.6CMOS模拟开关电路2RRRT1T2T3T4T5T6T7T8T9IOUT2IOUT1VDDDi2.电子开关电路之一T9驱动电路T8驱动电路9·1·3权电流型D/A转换器由于倒T电形阻网络D/A转换器存在模拟