数据采集技术第四讲.ppt

《数据采集技术第四讲.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、§9.7数/模转换器数/模转换器是一种将数字量转换成模拟量的器件，简称D/A转换器或DAC。在数字控制系统中作为关键器件，用来把微处理器输出的数字信号转换成为电压或电流等模拟信号，并送入执行机构进行控制或调节。在逐次逼近A/D转换器中，曾经见到过DAC，它把SAR中的数字量转换成模拟量。D/A转换器已经集成在一块芯片上，一般无需了解内部电路细节即可使用，而且非常方便。1一、D/A转换器的分类和组成D/A转换器主要有两大类：并行D/A转换器和串行D/A转换器。1、并行D/A转换器并行D/A转换器的位数与输入数码的位数相同，数码的每一位都有一个输入端，用来控制相对应的模

2、拟开关，决定是否把基准电压UREF接到电阻网络：ai=1，接通；ai=0，断开。并行D/A转换器速度快。22、串行D/A转换器在某些应用中，数字量是串行传送的，使用串行D/A转换器比较方便。串行二进制代码在时钟的同步下一位接一位送入D/A转换器实现转换。转换n位输入数码需要n个工作节拍，转换的速度比并行D/A转换器慢得多。Ds为输入数码，如果Ds=1，K1闭合，基准电压与UCi相加，经放大后，再“÷2”，准备接收下一位；如果Ds=0，K1断开，用0与UCi相加，经放大后，再“÷2”，准备接收下一位。“÷2”相当于数码“右移”一位。在最后1位转换后，电容器电压Uci，

3、若减去初始电压的1/2n，剩余电压为D/A转换器的模拟电压输出。33、D/A转换器的基本组成D/A转换器的基本组成可分为四个部分：电阻网络、模拟切换开关、基准电源、运算放大器。电阻网络：D/A转换器的转换精度与电阻网络的电阻精度有关系，但有些D/A转换器的转换精度只取决于电阻比值，与电阻的绝对精度关系不大，保持电阻比值恒定更容易实现。基准电源：基准电源的精度直接影响D/A转换器的精度，另外对基准电源还有噪声低、纹波小、内阻低等要求。模拟切换开关：要求开关断开时电阻无限大，开关的断通比值要高，且力求减小开关的饱和压降、泄漏电流、导通电阻等。运算放大器：D/A转换器的输

4、出端一般要接运算放大器，其作用是：一，对网络中各支路电流求和；二，为D/A转换器提供阻抗低、负载能力强的输出。4二、D/A转换器的主要技术指标D/A转换器的技术指标很多，包括绝对精度、相对精度、线性度、输出电压范围、温度系数等，这里讨论几种主要指标。分辨率：最小输出电压与最大输出电压之比，反映对输入量变化的敏感程度。若D/A转换器有n位，则D/A转换器与位数的关系分辨率=位数分辨率81/255101/1023121/4095141/16383161/655355转换精度：转换精度分为绝对精度和相对精度。转换精度是指输入满量程数字量时，D/A转换器实际输出值与理论输出

5、值之差，一般应小于±1/2LSB。相对精度是指绝对精度与额定满量程输出值的比值。可用偏差多少LSB来表示，或用该偏差相对满量程的包分数来表示。线性误差：线性误差是指D/A转换器的转换特性曲线与理想特性之间的最大偏差。6建立时间：它是描述D/A转换速度快慢的一个参数，是指从输入数字量开始，到达与终值相差±1/2LSB范围所需要的时间，其长短取决于所采用的电路和所使用的元件。温度系数：在满量程输出条件下，温度每升高1℃，输出变化的百分数定义为温度系数。例如，AD561J的温度系数为≤10×10-6FSR/℃。D/A转换器还有其它技术指标，例如，输出电平、输入数字电平、工

6、作温度等。由于应用场合不同，对D/A转换器的要求也有所不同。在自动检测系统中，追求的目标是高精度，而在控制系统中，则要求高分辨率。7三、并行D/A转换器并行D/A转换器的转换速度比较快，各位代码同时转换，转换时间只取决于转换器中的电压或电流的稳定时间。1、权电阻D/A转换器权电阻D/A转换器的实现原理是先把输入的数字量转换为对应的模拟电流量，然后再把模拟电流转换为模拟电压输出。图中以4位为例，UREF为基准电压，K0-3为模拟电子开关，并受二进制数位状态控制：某位为0开关接地、为1开关接基准电压UREF，其中电阻Rf=R/2。8运算放大器对各位电流求和，然后将其转换

7、为模拟量。对于n位权电阻的D/A转换器：D/A转换器输出的模拟电压：92、T型电阻网络T型电阻网络是由相同的电路环节组成的，每个环路由两个电阻和一个模拟开关组成，相等于一位二进制代码。仍以4位二进制代码为例说明。可见，在电阻网络中仅用了R和2R两种电阻，克服了权电阻D/A转换器电阻偏差大带来的问题，提高了精度；Rf=R。10由此，可以画出如下等效电路。接放大器‘+’或‘-’都等效于接地11对应四个支路电流I0、I1、I2、I3分别为：求和后放大器的模拟输出电压为：推广到n位，则模拟输出电压为：（切换的是电流，开关速度快，转换速度也快）12四、集成D/A转换器目前