第11章数字电子技术基础

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1、第十一章数－模和模－数转换教学内容§11.1概述§11.2D/A转换器§11.3A/D转换器教学要求1、掌握DAC和ADC的定义及应用；2、了解DAC的组成、倒T型电阻网络、集成D/A转换器、转换精度及转换速度；3、了解ADC组成、逐次逼近型A/D转换器、积分型A/D转换器、转换精度及转换速度。11.1概述模－数转换（A/D转换）：将模拟信号转换为数字信号。实现A/D转换的电路称为A/D转换器，简写为ADC(Analog-DigitalConverter)数－模转换（D/A转换）：将数字信号转换为模拟信号

2、。实现D/A转换的电路称为D/A转换器，简写为DAC(Digital-AnalogConverter)11.2D/A转换器将数字信号转换为模拟信号的电路。例如：对于0~5V的直流电压，计算机用8位数字量来描述时：最小值（00000000）B=0对应0V，最大值（11111111）B=255对应5V，中间值（01111111）B=127对应2.5V等D/A的任务是接收到一个数字量后，给出一个相应的电压。比如收到（00111111）B，应给出幅度为1.25V的电压。一、权电阻网络D/A转换器求和放大器电阻网络

3、模拟电子开关参考电压集成运放通过RF接入负反馈，有虚短，V-≈V+=0vRiR(IIII)oFF3210VVREFREFIdId3322R2RVIREFdVREF121Id取RF=R/22R0302Rn位权电阻网络D/A转换器，当反馈电阻取为R/2时，输出电压的计算公式：VREFn1n210v(d2d2...d2d2)onn1n2102n21输出电压的变化范围:0~VnREF2优点：结构简单，所用的电阻元件数很少。缺点：各电阻的阻值相差较大，不能保证有很高的

4、精度。二、倒T形电阻网络D/A转换器求和放大器模拟电子开关电阻网络由于V-≈V+=0,所以开关S合到哪一边，都相当于接到了“地”电位，流过每条电路的电流始终不变。可等效为：IIIIViddddREF3210取RF=RI24816Rn位输入的倒T形电阻网络D/A转换器，当反馈电阻取为R时，输出电压的计算公式：VREFn1n210v(d2d2...d2d2)onn1n2102优点：（1）只有R和2R两种阻值的电阻，可达到较高的精度；（2）各支路电流恒定不变，在开关状态变化时，不

5、需电流建立时间，所以电路转换速度高，使用广泛。CB7520电路原理图三、权电流型D/A转换器恒流源恒流源模型：VVVBEEBEIiREi只要电路工作时保证VB和VEE稳定不变，则三极管的集电极电流即可保持恒定，不受开关内阻的影响。viRoFIIIIR(dddd)F32231402222RFI3210(d2d2d2d2)432102为减少电阻阻值的种类，在实用的权电流型D/A转换器中，经常利用倒T形电阻网络的分流作用产生一组所需的恒流源。按比例加大发射结的面积DAC0808电路结构

6、框图已知VREF=10VR5kRR5kFRIRV10FFREFvDDDo8n8n8n22R2R四、具有双极性输出的D/A转换器接一偏置电流符号位求反把输入的正、负数的补码分别转换成正、负极性的模拟电压。五、D/A转换器的主要参数1.D/A转换器的转换精度（1）分辨率：D/A转换器理论上可达到的精度。分辨率可以用输入二进制数码的位数给出。分辨率也可用D/A转换器能够分辨出来的最小输出电压与最大输出电压的比值来表示。10位D/A转换器的分辨率为：（2）转换误差：D/A转换器实际上能达到的转换精

7、度。　可以用输出电压满刻度值的百分数表示，也可用最低位有效值的倍数表示。如：转换误差为0.5LSB，表示输出模拟电压的绝对误差等于当输入数字量的LSB＝1时，其余各位均为0时输出模拟电压的一半。转换误差可分为静态误差和动态误差。产生静态误差的原因是基准电源不稳定、运放的零点漂移、模拟开关导通时的内阻和压降及电阻网络中阻值的偏差等；动态误差则是在转换的动态过程中产生的附加误差。2.D/A转换器的转换速度（1）建立时间tset：指输入数字量各位由全0变为全1或由全1变为全0时,输出电压达到某一规定值所需要的时

8、间。通常建立时间在100ns~几十s之间。（2）转换速率SR：指输入数字量各位由全0变为全1或由全1变为全0时，输出电压的变化率。11.3A／D转换器输入模拟电压输出数字量UIA/DD7~D0000000000~~5V11111111一、A/D转换的基本原理CPSdn-1…us(t)ADC的数字数字量输出ui(t)S化编码电路d1(n位)Cd0ADC输入模拟电压采样-保持电路采样展宽信号取样－保持取样是对模拟信号进行周期性地