数模与模数转换器说课材料.ppt

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1、数模与模数转换器数模与模数变换器是计算机与外部设备的重要接口,也是数字测量和数字控制系统的重要部件。能将数字量转换为模拟量的装置称为数/模变换器(简称D/A转换器);能将模拟量转换为数字量的装置称为模/数变换器(简称A/D转换器)。概述2A/D转换器、D/A转换器的应用放大器传感器(温度、压力、流量、应力等）采样/保持器A/D计算机显示器D/A示波器打印机计算机进行各种数字处理（如滤波、计算）、数据保存、打印等显示器显示字符、曲线、图形、图象等3由于构成数字代码的每一位都有一定的“权重”，因此为了将数字量转换成模拟量，就必须将每一位代码按其“权重”

2、转换成相应的模拟量，然后再将代表各位的模拟量相加，即可得到与该数字量成正比的模拟量，这就是构成。D/A变换器的基本思想§9.1D/A转换器4(1)D/A功能:将数字量成正比地转换成模拟量D/An=4位8位10位12位16位n位数字量模拟量0~5V或0~10VD/A转换器原理5D/A功能(续)4位数据:00000V11115V分辨率:5V/15=0.333V/每1个最低有效位8位数据:000000000V111111115V分辨率:5V/255=0.0196V/每1个最低有效位6一．D/A转换器的基本原理对于有权码，先将每位代码按其权的大小转换成相应

3、的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字/模拟转换。0123456001010011100101110111D/A转换器DDD01n-1...vo输入输出vo/VD00071.权电阻D/A变换器这种变换器由“电子模拟开关”、“权电阻求和网络”、“运算放大器”和“基准电源”等部分组成。UR++-AuoS2S3S1S0RR/2R/4R/8R3R2R1R0RFD3D2D1D000115kR=80k00118电子模拟开关(S0-S3)由电子器件构成，其动作受二进制数D0-D3控制。当DK＝1时，则相应的开关SK接到位

4、置1上，将基准电源UR经电阻Rk引起的电流接到运算放大器的虚地点（如图中S0、S1）；当Dk＝0时，开关Sk接到位置0，将相应电流直接接地而不进运放（如图中S2、S3）。++-AuoS2S3S1S0RR/2R/4R/8R3R2R1R0RFD3D2D1D00011UR5kR=80k9T1T2SDa电子模拟开关的简化原理电路当D=1时，T2管饱和导通，T1管截止，则S与a点通；当D=0时，T1管饱和导通，T2管截止，则S被接地。前者相当于开关S接到“1”端，后者则相当于开关S接到“0”端。10Uo=-URRFR（）D3D0D1D223202122＋＋＋

5、根据反相比例运算公式可得：显然，输出模拟电压的大小直接与输入二进制数的大小成正比，从而实现了数字量到模拟量的转换。++-AuoS2S3S1S0RR/2R/4R/8R3R2R1R0RFD3D2D1D00011UR5kR=80k112．倒T形电阻网络D/A转换器（4位）所以，无论Si处于何种位置，与Si相连的2R电阻均接“地”（地或虚地）。图中S0～S3为模拟开关，由输入数码Di控制，当Di=1时，Si接运算放大器反相输入端（虚地），电流Ii流入求和电路；当Di=0时，Si将电阻2R接地。DDDD(LSB)(MSB)SSSS00112233R+Avoi

6、¦²f1682R2R+V2RRI4R4IREFI8II2R2RIRIII162212可算出，基准电流I=VREF/R，输出电压：则流过各开关支路（从右到左）的电流分别为I/2、I/4、I/8、I/16。于是得总电流：将输入数字量扩展到n位，则有：可简写为：vO=－KNB其中：K=表明:D/A电路输出模拟电压UO与输入的数字量D3D2D1D0成正比133．权电流型D/A转换器为进一步提高D/A转换器的转换精度，可采用权电流型D/A转换器。DDD(LSB)(MSB)SSSS00112233R+Avoi¦²fI24I8I16IVREFD14采用具有电流负

7、反馈的BJT恒流源电路的权电流D/A转换器：DDDD(LSB)(MSB)SSSS33221100R+AvoiΣf+A1216II216II4I8IIIIIIIREFE3E2E1E0ECBBV2R2RR2RR2RRR2REE偏置偏置电流I=IREF=REFVR1TTTTTTr3210c1RREFVVR+VR—15由倒T形电阻网络分析可知，IE3=I/2，IE2=I/4，IE1=I/8，IE0=I/16，于是可得输出电压为可推得n位倒T形权电流D/A转换器的输出电压：基准电流：16权电流型D/A转换器DAC0808的电路结构框图IO是求和电流的输出端

8、。VREF+和VREF—接基准电流发生电路中运算放大器的反相输入端和同相输入端。COMP供外接补偿电容之用。VCC和VEE