《数字电子技术基础》——数、模和模、数转换电路.ppt

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1、第7章数/模和模/数转换电路7.3A/D转换器7.2D/A转换器7.1概述学习要点D/A转换器的基本工作原理及指标A/D转换器的基本工作原理及指标集成A/D转换器、D/A转换器的应用7.1概述自然界中大多数物理量都是连续变化的模拟量，数字电路处理的信号为数字量，因此需要将模拟量与数字量相互转换来使用，能够实现这两种转换作用的电路就是模/数转换器和数/模转换器。温度自动检测控制系统框图模/数（A/D）转换:模拟信号转换成数字信号；能实现A/D转换的电路就是A/D转换器，简称ADC（AnalogtoDigitalConverter）；数/模（D/A）转换:

2、数字信号转换成模拟信号；能实现D/A转换的电路就是D/A转换器，简称DAC（DigitaltoAnalogConverter）。为了保证系统在检测、控制过程中的实时性和准确性，A/D转换器和D/A转换器必须要有较高的转换速度和足够的转换精度，因此，转换速度和转换精度是衡量A/D转换器和D/A转换器性能的两大重要指标，它们的优劣将影响到系统的最终转换结果。7.2D/A转换器7.2.3D/A转换器的主要技术指标及其应用7.2.2倒T形电阻网络D/A转换器7.2.1D/A转换器的基本原理根据输入的数字量的方式分，可分为串行DAC：串行输入方式的D/A转换器。

3、并行DAC：并行输入方式的D/A转换器。D/A转换器的一般结构框图7.2.1D/A转换器的基本原理数字信号是用二进制数表示的，而二进制数是用0、1数码组合起来的一种有权码，每位数码都有一定的权值。D/A转换器就是将输入的二进制数字量按权展开转换成模拟量，并以电压或电流的形式输出：CMOS开关型D/A转换器双极型开关D/A转换器根据模拟开关电路的不同权电阻网络D/A转换器倒T形电阻网络D/A转换器T形电阻网络D/A转换器权电流D/A转换器根据解码网络结构的不同解：当输入为00000001时：因此，当输入数字量为00001001时：即和输入数字量00001

4、001相对应的模拟输出电压为45mV。例1一个8位D/A转换电路，在输入为00000001时，输出电压为5mV，则输入数字量为00001001时，输出电压有多大？7.2.2倒T形电阻网络D/A转换器4位倒T形电阻网络D/A转换器将输入的数字量推广到n位，则得到输入输出之间的一般表达式：其中转换比例系数为倒T形电阻网络D/A转换器特点：电阻解码网络中只有R和2R两种阻值的电阻，便于集成，精度较高。无论模拟开关打在哪一边，流过2R支路的电流始终存在而且不变，不需要电流建立时间；同时，电阻网络呈倒T形排列，各支路电流直接流入运算放大器的输入端，传输时间一致，

5、因此，倒T形电阻网络D/A转换器具有较高的转换速度。7.2.3D/A转换器的主要技术指标及其应用1．转换精度D/A转换器中，转换精度一般通过分辨率和转换误差来描述。（1）分辨率：反映了D/A转换器对最小电压的分辨能力。例如：8位D/A转换器的分辨率为10位D/A转换器的分辨率为显然，10位D/A转换器比8位D/A转换器的分辨率高，对输入量的微小变化更加敏感，因为它的位数多，对输入模拟电压分离的等级数也越多。在实际应用中，也往往用输入数字量的位数表示D/A转换器的分辨率，在这种表示方法下，10位D/A转换器的分辨率为10位，8位D/A转换器的分辨率就为8

6、位。（2）转换误差：转换误差反映了实际输出值与理想值之间的偏离程度，通常用输出电压满刻度的百分数表示。主要的误差有比例系数误差、失调误差、非线性误差等。由此可见，为了获得高精度的D/A转换器，不仅需要注意位数，还需要注意选用稳定的基准电源和低零漂的运算放大器等器件。2．转换速度反映了D/A转换器在输入的数字量发生变化时，输出要达到相对应的量值所需要的时间的快慢，一般用建立时间和转换速率来描述。建立时间转换速率除了这些参数，从手册上还可以查到工作电源电压、输入逻辑电平、功耗、输出方式等，在选用时也要综合考虑。例24位倒T形电阻网络D/A转换器的参考电压U

7、REF=-6V，RF=Ro。（1）当输入为0001时，输出模拟电压是多少？（2）当输入为1111时，输出模拟电压是多少？（3）该转换器的分辨率是多少？解：（1）输入为0001时，输出为最小可分辨电压：（2）输入为1111时，相对应的为最大输出模拟电压：（3）3．集成D/A转换器及应用集成D/A转换器品种很多，性能指标也各异。有的只含有模拟开关和解码网络，如DAC0808、DAC0832、AD7530、AD7533等，在使用时需要外接基准电源和运放；有的则将基准电源和运放也集成到芯片内部，如DAC1203、DAC1210等，这些都是并行输入方式。另外，还

8、有串行输入的集成DAC，如AD7543、MAX515等，它们虽然工作速度相对较慢，但接口方便，