ADDA转换器原理及控制电路设计ppt课件.ppt

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1、D/A、A/D转换器原理及控制电路设计1、概述2、D/A转换器3、A/D转换器7/31/202111、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；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。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。7/31/20212D/A转换器的分类权电阻网络型；T型电阻网络型；权电流型。A/D转换器的分类直接A/D转换器：输入的模拟信号直接被转换成相应的数字信号。并联比较型（速度快、精度低）逐次渐近型（速度较快、精度较高）间接A/D转换器：输入的模拟信号先被转换成某一

2、个中间量（例如时间、频率等），然后再把这个中间量转换成输出的数字信号。双积分型（速度慢、精度高、抗干扰能力强）7/31/202132.1D/A转换原理和一般组成1．D/A转换原理输出模拟电压的大小与输入数字量大小成正比。LSB：最低位的权值，即2O=1，它是信息所能分辨的最小量，如“00000001”。MSB：最高位的权值，即2n-1=128，如“10000000”。FSR：最大数字量所对应的值，如“11111111”，也叫满度值。2、D/A转换器7/31/202142．DAC的一般组成7/31/202151．电路2.2权电阻网络DAC2．原理D优点：结构简单，所用电阻元件

3、少；缺点：①阻值相差很大，精度难以保证；②模拟开关有内阻，影响精度。③模拟开关切换瞬间，存在寄生电容充放电现象。7/31/202161．电路2.3例T形电阻网络DAC2．原理D①由于“虚地的存在，S3、S2、S1、S0无论置于何处，各支路的电流不变；②由于从A、B、C向右看其等效电阻均为2R，所以从左到右各支路电流依次为:③优点：电阻值范围小，且只有两种阻值，便于集成；无寄生电容充放电现象。缺点：电阻用量较多，模拟开关内阻将影响精度。7/31/202171．电路2.4权电流型DAC优点：①采用恒流源克服了开关内阻对转换精度的影响；②采用ECL开关电路，提高了转换的速度。前两

4、种方法都受模拟开关内阻的影响，降低了转换精度。该法可克服之。2．原理7/31/202181.转换精度2.5DAC的转换精度与转换速度①分辨率：表示DAC对模拟量的分辨能力，它是最低有效位（LSB）所对应模拟量的值。由于满度值所代表的模拟值在不同的应用中是可变的，因此分辨率通常用DAC二进制的位数来表示，如8位、10位、12位，有时也表示成：②转换误差：指实际输出模拟电压与理想值之间的最大偏差。通常有两种表示方法，即绝对误差、相对误差。绝对误差：用最低有效位的分数形式表示，如±(1/2)LSB，则它表示最大误差：相对误差：用最大误差与满量程电压VFS的百分数表示。例如相对误差

5、为±0.1%，则表示最大误差：VE=±0.1%·VFS，如果VFS=10V，VE=±10mV。7/31/20219转换误差主要由三种误差构成：(1)非线性误差（非线性度）理想DAC的转换特性应是线性的，实际转换中，在满刻度范围内偏离理想，转换特性的最大值称为线性误差。通常较好的DAC的线性误差不大于1/2LSB。产生原因：①模拟电子开关导通电阻的离散性②R和2R电阻值的离散性。7/31/202110(2)漂移误差在整个范围内出现的大小和符号都固定不变的误差。（也叫系统误差）产生原因：由运放的零点漂移造成。消除方法：通过零点校准的方法，但不能在整个温度范围内校准。(3)增益误

6、差由RF、R和VREF的精度和稳定性造成的输出电压偏离理想直线的最大值。消除方法：外围电阻选择精密电阻，VREF选择高精度、高稳定性电源。2.转换速度定义：指输入数字量有满度值变化时，输出电压达到稳定所需要的时间。稳定：模拟输出稳定到FSR±(1/2)LSB7/31/2021112.6典型的D/A转换芯片DAC08321.DAC0832的内部结构DAC0832是一个8位的CMOS集成电路D/A转换器，其内部结构如图2-7-5所示。它由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器及控制逻辑单元等功能部件构成。其中8位D/A转换器是核心部件，它的内部采用256级倒T型R-

7、2R电阻译码网络，由CMOS电流开关电路控制基准电压UREF提供给电阻网络的电流进行D/A转换。7/31/202112单电源：+5V~+15VVref:-10V~+10V低功耗：20mW；分辨率：8位线性误差：0.2%(FS);NL误差：0.4%(FS)建立时间：1μs温度系数：200ppm/℃输出方式:电流VRef×DRfb×256Iout1＝Iout1＋Iout2＝常数2.性能指标：7/31/202113AGND：模拟地；D7~D0：数据输入端；UREF：参考电压输入端，电压范围为±10V；RF：反馈电阻端，它