数字电子技术 教学课件 作者 赵翱东 主编第6章DA与AD转换器.ppt

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1、第6章数/模与模/数转换器6.1概述6.2D/A转换器6.3A/D转换器6.4D/A转换器和A/D转换器应用举例能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称A/D转换器或ADC；能将数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器，简称D/A转换器或DAC。ADC和DAC是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口。6.1概述DAC、ADC的作用参量/电压转换被测参量模拟量A/D转换器数字量数字电子计算机数字量D/A转换器模拟量被控制对象数字控制系统框图模－数转换数－模转换模拟量数字量模拟量数字量四通道数模转换器6.2D/A转换器立体声音频数模转换器将输入的每一位二进制代码按其权的大小

2、转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。基本原理6.2.1概述D/A转换器A++-UORFUREFd0dn-2dn-1D/A转换示意图输入：d0～dn-1：n位二进制数字量d0:最低位（LSB）dn-1:最高位（MSB）输出：U0：模拟输出量参考电压：UREF上面三者应满足下式：6.2.2倒T型电阻网络D/A转换器由图可知：1111''''½分支当d3d2d1d0=1111时，则有推广到n位，则有：若R=RF，则运算放大器的输出为：（6.2.1）（6.2.2）（6.2.3）6.2.3集成D/A转换器AD754110k

3、Ω10kΩ10kΩUREF20kΩ10kΩRF20kΩ20kΩ20kΩ20kΩS11S10S9S02112102920MSBLSBIOUT2IOUT1AD7541RF252423222120UCCUREF26272829210211IOUT1IOUT2地(a)(b)在图中，R=RF=10kΩ,由式(6.2.3)可得AD7541的输出电压表达式为：(6.2.4)运用时外接运放假设UREF=-10V，d0~d11均为1，则由式（6.2.4）可算得如下图所示电路的满度输出电压为：AD7541型D/A转换器连接图AD7541集成D/A转换器0808及其应用数字输入端（8位）基准电压端（双极性）模拟输出

4、端6.2.4D/A转换器主要技术指标（1）分辨率R：反映D/A转换器分辨最小输出电压的能力。R=最小输出电压最大输出电压输入数字量仅最低有效位（LSB）为1时的输出电压输入数字量各有效位全为1时的输出电压n位D/A转换器，其分辨率为若输出模拟电压的满量程为mV，n位D/A转换器能分辨的最小电压则为：（2）线性度线性度＝典型值即线性误差:实际值与理想值的最大偏差理论值:输入数码最低位发生变化时引起的模拟量的变化量（3）转换精度：表示实际输出的模拟电压与理想输出的模拟电压相差的程度。例如：一个D/A转换器的精度为1％，若对应某一个数字量的理论输出模拟电压为10V，则实际的输出电压是在9.9～10.

5、1V范围内的某个值。（4）建立时间：指从数字信号输入至D/A转换器到输出的模拟电压接近于稳定值所需要的时间。一般将输入数字量从“全0”变为“全1”时，输出uO从0V变到满量程输出电压（误差范围为LSB或）所需的时间定义为建立时间tset.分辨率愈高的D/A转换器，因其误差范围窄，建立时间愈长。例如，8位D/A转换器的tset＝1μs（典型值），而16位D/A转换器的tset＝50μs（典型值）。D/A转换器的功能是将输入的二进制数字信号转换成相对应的模拟信号输出。D/A转换器根据工作原理基本上可分为二进制权电阻网络D/A转换器和T型电阻网络D/A转换器两大类。由于倒T型电阻网络D/A转换器只要

6、求两种阻值的电阻，因此最适合于集成工艺，集成D/A转换器普遍采用这种电路结构。如果输入的是n位二进制数，则D/A转换器的输出电压为：6.3A/D转换器欧胜微模数转换器德州仪器16位△∑模数转换器深圳欣飞公司生产的模数转换器6.3.1A/D转换的基本原理步骤：采样保持量化编码一．采样保持采样就是将连续变化的模拟量转换为时间上断续的模拟量的过程。采样器输入模拟电压采样控制电压采样电压１．采样定理采样信号US（t）的重复频率输入信号UI（t）的最高频率即通常选择２．采样－保持电路采样保持电路和采样保持信号T↑时uI对Ｃ充电，即采样T↓时Ｃ上电压不变，即保持二．量化和编码量化：取整量的过程。编码：用二

7、进制表示量化值的过程。量化单位△：量化过程中采用的测量单位。电平量化的两种方法“只舍不入”的最大误差为△,“有舍有入”法的最大误差为1/2△-+A7∞+-+A6∞+-+A5∞+-+A4∞+-+A3∞+-+A2∞+-+A1∞+QDQDQDQDQDQDQD●●●●●●●●●●●●●●●●●●●VREF11VREF/1413VREF/149VREF/147VREF/145VREF/143VREF/14V