数字电子技术 王连英 演示文稿 第6章.ppt

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1、第6章数模与模数转换器江西现代职业技术学院刘建春国家级精品资源共享课程《数字电子技术》课件编辑制作：程豪徐芳学习目标及重点与难点学习目标了解D/A转换器、权电阻网络D/A转换器、倒T型电阻网络D/A转换器的基本概念，并熟悉D/A转换器的主要技术指标。了解A/D转换器、并联比较型A/D转换器的基本工作原理，并熟悉A/D转换器的主要技术指标。学习目标及重点与难点第6章数模与模数转换器重点与难点D/A转换器的基本概念；权电阻网络D/A转换器的基本原理；倒T型电阻网络转换器的基本原理；D/A转换器的主要技术指标；并联比较型A/D转换器的基本原理；A/D转换器的主要技术指标。学习目标及重点与

2、难点第6章数模与模数转换器6.1D/A转换器数/模转换器（D/A）是能将输入的数字量转换成与该数字量成线性比例，以模拟量电压或电流形式输出的一种器件。实现数模转换的电路有多种方式，但最基础的是电阻网络数模转换器。6.1D/A转换器权电阻网络D/A转换器6.1.11.电路组成4位权电阻网络D/A转换器，如图6.1.1所示。它主要由权电阻网络D/A转换电路和求和运算放大器组成。其中权电阻网络是核心，求和运算放大器构成了一个电流电压变换器，将流过各权电阻的电流相加，并转换成与输入数字量成线性比例的模拟电压输出。第6章数模与模数转换器6.1D/A转换器第6章数模与模数转换器2.工作原理在图

3、6.1.1所示电路中，4位权电阻23R、22R、21R、20R的大小是分别按4位二进制数的位权大小取定的，分别表示4位二进制数中各位二进制数值对应的权电阻阻值。D3D2D1D0表示输入数字量N的4位二进制数，模拟电子开关Si受输入第i位数字量Di的控制。权电阻网络中最低位LSB（对应D0）的阻值最大，为23R，然后依次减半，最高位MSB（对应D3）的阻值最小，为20R。4个电子开关S3、S2、S1、S0的状态，分别受输入数字量D3、D2、D1、D0的取值控制。当输入数字量Di=1时，开关Si合向1端与基准电压VREF连接，有电流Ii流向∑点；当输入数字量Di=0时，开关Si合向0端

4、与地连接，没有电流Ii流向∑点。6.1D/A转换器第6章数模与模数转换器根据线性应用反相输入放大电路的特性，由图6.1.1所示电路，有上式表明，输出模拟电压vO的大小正比于输入的数字量D，从而实现了从数字量到模拟量的转换。6.1D/A转换器第6章数模与模数转换器1.电路组成4位R−2R倒T形电阻网络D/A转换器电路，如图6.1.2所示。R−2R倒T形电阻网络D/A转换器主要由R−2R倒T形电阻网络、电子模拟开关和求和运算放大器组成。与权电阻网络相比，它只有R和2R两种阻值的电阻，这对于集成工艺非常有利。同样，通过一个将电流变换成电压的求和运算放大器，将流过各倒T形2R电阻支路的电流

5、相加，并转换成与输入数字量成线性比例的模拟电压输出。6.1D/A转换器R-2R倒T形电阻网络D/A转换器6.1.2第6章数模与模数转换器2.工作原理与图6.1.1所示电路相同，在图6.1.2所示电路中，4个电子模拟开关S3、S2、S1、S0的状态，分别受输入数字量D3、D2、D1、D0的取值控制，当输入数字量Di=1时，开关Si合向1端，将相应的倒T形2R电阻支路与求和运算放大器的反相输入端连接；当输入数字量Di=0时，开关Si合向0端，将相应的倒T形2R电阻支路与地连接。由图6.1.2所示电路还可以看出，由于工作在线性反相输入状态的运算放大电器的反相输入端相当于接地（虚地），所以

6、无论模拟开关Si合于何种位置，与Si相连的倒T形2R电阻支路从效果上看总是接“地”的，即流经每条倒T形2R电阻支路的电流与模拟开关Si的状态无关；从R−2R倒T形电阻网络的A、D、C、D每个节点向左看，每个二端网络的等效电阻均为R，故从基准电压VREF输出的电流恒为I=VREF/R，而流经倒T形2R电阻支路的电流从高位到低位按2的负整数幂递减，从右到左分别为I3=I/2，I2=I/4，I1=I/8，I0=I/16。6.1D/A转换器第6章数模与模数转换器由图6.1.2所示电路，有上式表明，输出模拟电压vO的大小正比于输入的数字量D，从而实现了从数字量到模拟量的转换。由于流过倒T形2

7、R电阻支路的电流恒定不变，故在开关状态变化时，不需建立电流变化时间，所以D/A转换速度高，在D/A转换器中被广泛采用。6.1D/A转换器第6章数模与模数转换器1.分辨率分辨率是D/A转换器对输入微小量变化敏感程度的表征。其定义为D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级，n位D/A转换器最多有2n个不同的模拟量输出值，其分辨率为2n。显然，输入数字量位数愈多，输出电压可分离的等级愈多，分辨率愈高。因此，在实际应用中，往往用输入数字量的位数表示D/A转换器的分辨率，有6.