《数字电路与系统》PPT课件

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1、数字电路与系统第十一章数-模和模-数转换1第十一章@第五版习题第五版11.3;11.5;11.8;11.911.14;11.16第四版9.1;9.2;9.5;9.69.10;9.132概述功能：不言自明（DAC和ADC）芯片成本：明显高于数字电路芯片，同样精度的芯片ADC要高于DAC。性能转换精度和转换速度3概述应用：例如：计算机控制4§11.1D/A转换器D/A转换器基本原理几种D/A转换器D/A转换器的精度与速度5§11.1D/A转换器D/A转换器基本原理将模拟量A与数字量D相对应，需要一个模拟参

2、考量R，使得：A=D×R；如果max(A)=R，则0≤D≤1数字量D是一个二进制数：D/A转换器DA6§11.1D/A转换器DnA二进制整数乘以一个基本单位，称为量化单位,A为量化单位的整数倍量化单位就是输入数字Dn的一个最低有效位LSB所对应的模拟量电路中常用一个参考电压VREF作模拟参考量D/A转换器DnAVREF7§11.1D/A转换器D/A变换器的分类权电阻网络倒T形（梯子形状）电阻网络权电流权电容开关树型“权”——砝码；Weight；加权8§11.1D/A转换器运算放大器的若干特点开环放大倍

3、数非常大（105-107）输出Vo受电源电压限制，绝对值一般在15V以下，故：两输入端的差值非常小:输入阻抗ri非常大（几百k以上）输入端的电流非常小：输出阻抗ro非常小(几十几百)输出端驱动能力较大，可以带一定的负载，类似于电压信号源(虚短路,虚地)（虚断路）+-VoI-I+V+V-9§11.1D/A转换器运算放大器——加法器如：反相输入电压并联负反馈（线性电路）独立作用原理OP-+RFVREFR2R1VOUT虚地i∑10§11.1.1权电阻网络DAC权电阻网络DAC反相输入端并联权电阻，电阻

4、的阻值等比于2的幂次数字量输入：“1”加入一份(1/2j)电流到i∑输出的模拟电压正比于输入的数字量OP-+RF(R/2)VREFR2RVOUT4R8R20212223d0d1d2d323i0i1i2i3LSBMSBi∑11结构简单，所用电阻元件少各阻值相差大，难以保证精度权电阻网络DAC的变化范围12§11.1.2倒T形电阻网络DAC注意i∑：（不论是权电阻，还是倒T）找一种方法，使i∑可以被有选择地按2的各次幂的比例关系（联想称量，砝码）一份一份地累加起来要求：这种方法的实现——电阻值尽可能单一倒

5、T形电阻网络DAC13§11.1.2倒T形电阻网络DAC倒T形电阻分流网络的输入电阻虚地，不论开关合在哪一端，相当于接在“地”电位OP-+RF(R)VREFRVOUTd0d1d2d3虚地RR2R2R2R2R2R(LSB)(MSB)II/16I/16I/8I/8I/4I/4I/2I/214§11.1.2倒T形电阻网络DAC倒T形电阻分流网络的输入电阻每个“梯子蹬儿”（除了最顶端）看过去的输入阻抗全是R每过一个梯子节（见图中标出的节点，电流被二分）VREFRRR2R2R2R2R2R15§11.1.2倒T形

6、电阻网络DACOP-+RF(R)VREFRVOUTd0d1d2d3虚地RR2R2R2R2R2R(LSB)(MSB)II/16I/16I/8I/8I/4I/4I/2I/2有：16§11.1D/A转换器其它类型的DAC权电流型开关树型权电容型（自学）17§11.1.3DAC的量程与分辨力量程与VREF成比例一般使量程0~

7、VREF

8、（约等于

9、VREF

10、）基准源：不能带载，准，温飘小、精密昂贵如果极性、量程不能满足：输出加运放如果输出有功率要求：功率放大器如果不考虑集成电路（IC）制造的精度，分辨力与位数有

11、关8位、10位、12位1/256、1/1024（千分之一）、0.025%18§11.1DAC芯片的使用DAC芯片的结构D/2ndn-1~d0数字地电阻网络模拟地VREF隔离电平转换数字地I-I+-+RF19§11.1DAC芯片的使用DAC芯片的使用想象芯片内部的结构例：输出0~8V，代表物理量-10~10，精度0.1%；如何编码，如何连接DAC，编码的LSB代表物理量多少？精度12位（假设找不到10位DAC）编码，用补码0的位置（4V）数码加偏移量800h数码最低位代表物理量20§11.1DAC芯

12、片的使用例：输出的模拟电平偏移习题p549[题11.7]@第五版p495[题9.4]@第四版21§11.2A/D转换器A/D转换器基本原理直接A/D转换器间接A/D转换器A/D转换器的精度与速度22§11.2A/D转换器A/D转换器的原理两步走：对模拟信号采样（连续离散）将取样的信号转换成物理量取样保持电路各种类型的AD的方法（电路）23§11.2A/D转换器采样定理信号系统的结论采样频率与信号最高（所关心的最高）频率分量的关系ADC芯片有将“取保”