电子技术 教学课件 作者 陈瑞 第12章数模与模数转换器 .ppt

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1、第12章数模与模数转换器12.1D/A转换器12.2A/D转换器本章将介绍A/D和D/A的基本概念和原理电路，重点介绍常用电路芯片及其应用。内容提要：由于数字电子技术的迅速发展，尤其是计算机在自动控制、自动检测以及其他许多领域中的广泛应用，用数字电路处理模拟信号的情况已经非常普遍了。用数字电路处理模拟信号时，必须先把模拟信号转换成相应的数字信号（转换），方能送入数字系统(例如微型计算机)进行处理。处理后得到的数字信号需还原成相应的模拟信号(转换），才能驱动执行机构。12.1D/A转换器常见的　　转换器有权电阻网络

2、　　转换器从数字信号到模拟信号的转换称为数-模转换，简称为(DigitaltoAnalog)转换，能够实现　　转换的电路称为　　转换器，简写为　　。倒置T型电阻网络　　转换器权电流型　　转换器权电容网络　　转换器开关树型　　转换器12.1.1倒置T型D/A转换器1.转换的基本思路　　　转换器的作用是把数字量转换成模拟量。而每一位数字量都具有一定的“权”。实现　　转换的基本思路是：将数字量的每一位代码按“权”的大小转换成相应的模拟量，将各位的模拟量相加，其总和就是与数字量成正比的模拟量。2.倒置T型　　转换器4位倒

3、置T型转换器如图12-1所示。它由模拟开关、倒置T型电阻网络、基准电压　　和运算放大器组成。该电路用和两种阻值的电阻连接成倒置T型结构，因而称为倒置T型电阻网络。图12-14位倒置T型D/A转换器模拟开关四位输入数字量从基准电压流入倒置T型电阻网络的总电流为，各支路电流为从高位到低位按2的倍数递减，为流向运算放大器反相输入端的电流为N为输入四位二进制数字量所对应的十进制数。运算放大器输出电压为若取，则输出的模拟电压为对于n位倒置T型电阻网络，其输出的模拟电压为（12-1）由式（12-1）可见，输出的模拟电压正比于

4、输入的数字信号。12.1.2D/A转换器的主要技术指标1.分辨率分辨率是指的最小输出电压（对应于输入数字量只有最低有效位为1）与最大输出电压（对应于输入数字量所有有效位全为1）之比。对n位，其分辨力为（12-2）它表示了转换器在理论上可以达到的精度2.转换精度转换器的转换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.输出建立时间输出建立时间又称为转换时间。是指输入数字信号起，到输出电流或电压达到稳态值所需要的时间。12.1.3集成D/A转换器及应用集成转换器

5、有很多产品，常用的芯片及主要参数在表12-1中给出。现以为例，讨论其电路结构及应用方面的问题。1.的结构与管脚功能（1）内部结构。内部有三部分电路组成，如图12-2a所示。a)b)图12-2DAC0832的引脚图和结构框图a)DAC0832的结构框图b)DAC0832的引脚图存放输入的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存用于存放待转换数字量（2）引脚功能。共有20条引脚。引脚连接和命名如图12.2b所示。1）数字量输入线。用于输入待转换的数字量。为允许数字量输入线。当为高电平时，“8位输入寄存器”允许数字量输入。为

6、数据传送控制输入线，低电平有效。和为两条写命令输入线。为输入寄存器写命令输入线，低电平有效。为寄存器写命令输入线，低电平有效。3）输出线。为运算放大器反馈线。当需要输出电压时，接到外接运算放大器的输出端，作为运放的反馈电阻，以保证输出电压在合适范围内。4）电源线。为电源输入线，允许范围+5V～+15V。为基准电压，一般在－10V～+10V范围内。5）地线。DGND：数字地；AGND：模拟地。2．的工作方式有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式、双缓冲方式。a)b)c)图12-3的三种工作方式a)直通方式b)单缓冲方

7、式c)双缓冲方式直通方式用于输入数字量变化缓慢的场合。当输入数据变化速度较快，或系统中有多个设备共用数据线时，为保证转换器工作正常，需要对输入数据进行锁存。单缓冲方式是在输入数字量送入转换器进行转换的同时，将该数字量锁存在8位输入寄存器中，以保证转换级输入稳定，转换正常。在双缓冲方式下，输入的数字量需经输入寄存器和DAC寄存器两级分别缓冲、锁存后才送入转换器，如图12-3c所示。这种方式使它可以同时采集和输出数据，即当转换输出某一数字信息所对应的模拟量时，还可以利用输入寄存器采集下一个数据，从而提高转换速度。更重

8、要的是能够在多个转换器同时工作时，实现多通道的同步输出。3．的应用。可与微处理器完全兼容，因此可利用微处理器实现对数模转换的控制。它内部无参考电压，因此使用时须外接高精度的基准电源。是电流输出型数模转换器，要获得模拟电压输出时，还需外加一个由运放构成的电流-电压转换器。输出的电压信号有单极性和双极性两种。图12-4的单极性输出方式图12-5的双极性输出方式12.2A/D转