《数模和模数转换器》PPT课件.ppt

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1、第九章数模和模数转换器§9.1概述§9.2数模转换器§9.3模数转换器数模转换器（简称D/A转换器或DAC）§9.1概述能够将数字信号转换成模拟信号的电路。模数转换器（简称A/D转换器或ADC）能够将模拟信号转换成数字信号的电路。非电模拟量电模拟量模数转换计算机或数字系统传感器开关控制数模转换模拟控制数字控制系统原理框图数据传输系统原理框图电模拟量模数转换存储、传输、处理声音或图像声音或图像传感器数模转换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，在各种系统中应用很广。一、D/A转换器的基本工作原理D/A转换

2、器实质上是一个译码器（解码器），将输入的二进制数字量转换成模拟量，并以电压或电流的形式输出。§9.2D/A转换器D/A…(MSB)(LSB)D0Dn-2Dn-1D1vO(iO)将输入的每一位二进制代码按其权值大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，则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。1、数/模转换方法：DAC的输出特性:DAC输出特性000000110110100111001111103579111315vO/kDI1101DAC输出模拟量的大小与输入数字量大小成正比：两个相邻数码转换出的电

3、压值之间的差值，是信息所能分辨的最小量(1LSB)；最大输入数字量对应的输出电压值(绝对值)用FSR表示。1LSBLeastSignificantBitFSRFullScaleRange2、D/A转换器的一般构成D/A转换器一般由数码缓冲寄存器、模拟电子开关、参考电压、解码网络和求和电路等组成。数字量以串行或并行方式输入，并存储在数码缓冲寄存器中；寄存器的输出驱动对应数位上的电子开关，将在解码网络中获得的相应数位的权值送入求和电路；求和电路将各位权值相加，便得到与数字量对应的模拟量。n位数字量输入模拟量输出n位D/A转换器方框图数码缓冲

4、寄存器n位数控模拟开关解码网络求和电路参考电压按解码网络的结构不同，有权电阻网络DAC、倒T型电阻网络DAC、权电流型DAC等。二、权电阻网络D/A转换器“权电阻”：电阻值的大小与对应数字量的权重密切相关。di=1时，Si接VREF；di=0时，Si接地。“电子开关”：1、电路构成VREF+-uOd3d2d1d0I0I1I2I38R4R2RRIR/2S0S1S2S3LSBMSB权电阻双向模拟开关求和电路运放组成反相求和电路实现各支路电流相加并转换成电压输出。“求和电路”：运放组成反相求和电路实现各支路电流相加并转换成电压输出。“求和电路

5、”：二、权电阻网络D/A转换器2、工作原理运放工作在线性区，虚地，U-=0。若di=0，Si接地，Ii=0若di=1，Si接VREF，I0=VREF8RI1=VREF4R“权电阻”：电阻值的大小与有关数字量的权重密切相关。di=1时，Si接VREF；di=0时，Si接地。“电子开关”：I=I3+I2+I1+I0输入的数字量VREF+-uOd3d2d1d0I0I1I2I38R4R2RRIR/2S0S1S2S3LSBMSBI2=VREF2RI3=VREFR二、权电阻网络D/A转换器2、工作原理VREF+-uOd3d2d1d0I0I1I

6、2I38R4R2RRIR/2S0S1S2S3LSBMSB对于n位的DAC，输出电压的计算式为：3、电路特点：（1）结构简单；（2）电阻的阻值相差较大，在位数多时，很难保证精度。输出电压的范围：单位电压极性与参考电压相反。VREFVORF三、倒T型电阻网络D/A转换器1、电路构成解码电路中，电阻只有R和2R两种，并构成倒T型电阻网络。当di=1时，相应的开关Si接到求和点；当di=0时，相应的开关Si接地。但由于虚短，求和点和地相连，所以不论开关如何转向，电阻2R总是与地相连。流经2R电阻上的支路电流与开关状态无关。求和点虚地VREFVO

7、RF2、工作原理求和点虚地从每个节点向左看，等效电阻均为2R；整个网络的等效输入电阻为R。2R2R2R2RRII2I4I8I16I2I4I8流入求和点的各支路电流为：流入求和点的电流为：运算放大器的输出电压为：即输出的模拟电压uO正比于输入的数字量NB，从而实现了从数字量到模拟量的转换。VREFVORF②应用：它是目前集成D/A转换器中转换速度较高且使用较多的一种，如8位D/A转换器DAC0832，就是采用倒T型电阻网络。3、倒T型电阻网络DAC的特点：①优点：电阻种类少，只有R和2R，提高了制造精度；而且支路电流同时流入求和点，不

8、存在时间差，因而提高了转换速度。四、权电流型D/A转换器各支路恒流源的大小与对应数字量的权重成正比。+-uORF-VREFS0S1S2S3iD0D1D2D316I8I4I2I若Di=0，Si接地，I