第6章 数模和模数转换Appt课件.ppt

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1、第6章数模和模数转换6.1概述6.2D/A转换器6.3A/D转换器退出6.1概述能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称A/D转换器或ADC(AnalogDigitalConverter)；能将数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器，简称D/A转换器或DAC(DigitalAnalogConverter)。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。6.2D/A转换器6.2.1D/A转换器的基本原理6.2.2D/A转换器的构成6.2.3集成D/A转换器及其应用退出

2、6.2.1D/A转换器的基本原理数字量实际上是一组代码，对于有权代码，每位代码都有一定的权。为了将数字量转换成模拟量，可将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，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。基本原理转换特性D/A转换器的转换特性，是指其输出模拟量和输入数字量之间的转换关系。理想的D/A转换器的转换特性，应是输出模拟量与输入数字量成正比。即：输出模拟电压uo=Ku×D或输出模拟电流io=Ki×D。其中Ku或Ki为电压或电

3、流转换比例系数，D为输入二进制数所代表的十进制数。如果输入为n位二进制数dn-1dn-2…d1d0，则输出模拟电压为：6.2.2D/A转换器的构成n位数字量输入数码寄存器n位模拟电子开关位权网络求和电路基准电压模拟量输出（1）数字量以串行或并行方式输入，并存储在数码寄存器中；（2）寄存器输出的每位数码，分别驱动对应位的电子开关，使数码为1的位在位权网络中产生相应的权值；（3）求和电路将各位权值相加，便得到与数字量成正比的模拟量。D/A转换器按位权网络的不同分为：T形电阻网络、倒T形电阻网络、权电阻网

4、络及权电流网络等。按模拟电子开关的不同分为：CMOS开关和双极型开关。目前应用最广泛的单片集成D/A转换器中，常见的位权网络是权电阻网络和倒T形电阻网络。（1）权电阻网络中的电阻值按照二进制数的的各位权的大小排列，而输入二进制数的权的排列顺序与之相反；（2）输入为1时，对应的模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地），输入为0时，对应的模拟开关接地。（3）集成运放，作为求和电路，并将电流转换为电压输出。（4）不论哪种情况，也就是不论输入数字信号是1还是0，通过各电阻支路的电流不变：设RF=R/2将输

5、入数字量推广到n位，可得到一般表达式：从上式可见，输出模拟电压的大小与输入二进制数的大小成正比，实现了数字量到模拟量的转换。当Dn=dn-1…d0=0…0时，u0=0。当Dn=dn-1…d0=11…1时，最大输出电压：因而，u0的变化范围是：①分别从虚线A、B、C、D处向右看的二端网络等效电阻都是R。②不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字信号是1还是0，各支路的电流不变。将输入数字量推广到n位，可得到一般表达式：可见，输出模拟电压正比于数字量的输入。位数n

6、越大，其输出模拟电压的取值个数越多（个）或取值间隔（个）越多，则输出电压的最小模拟变化量越小，就越能反映出输出电压的细微变化，分辨能力就越高。两种表示方式：（1）用输入二进制数的有效位数表示。（2）用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压的比值来表示：（1）分辨率例子：结论：（2）转换精度D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际值与理想值之间的偏差或偏差程度，它用满刻度输出电压的百分比表示。①非线性误差。它是电子开关导通的电压降和电阻网络电阻值偏差产生的；②比例系数误差。它是参考电压VREF的

7、偏离而引起的误差，因VREF是比例系数，故称之为比例系数误差。③漂移误差。它是由运算放大器零点漂移产生的误差。当输入数字量为0时，由于运算放大器的零点漂移，输出模拟电压并不为0。这使输出电压特性与理想电压特性产生一个相对位移；（3）输出建立时间从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值时所需要的时间，称为输出建立时间。建立时间的大小决定了转换速度。目前10~12位单片集成D/A转换器（不包括运算放大器）的建立时间可以在1微秒以内。6.2.3集成D/A转换器及其应用它由一个八位输入寄存器、一个八

8、位DAC寄存器和一个八位D/A转换器三大部分组成，D/A转换器采用了倒T型R-2R电阻网络。由于DAC0832有两个可以分别控制的数据寄存器，所以，在使用时有较大的灵活性，可根据需要接成不同的工作方式：双缓冲器型、单缓冲器型和直通型。DAC0832的三种工作方式DAC0832中无运算放大器，且是电流输出，使用时须外接运算放大器。芯片中已设置了Rfb，只要将9脚接到运算放大器的输出端即可。R若运算放大器增益不够，还须外加反馈电阻。器件上各引脚的名称和功能如下：ILE：输