最新数模与模数转换器教学讲义ppt.ppt

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1、数模与模数转换器第九章数模与模数转换器§9.1D/A转换器§9.2A/D转换器2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3D/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7一．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的模拟量，然后将这些

2、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/VD00081.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=80k00119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（

3、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=80k10T1T2SDa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。11Uo=-URRFR（）D3D0D1D223202122＋＋＋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

4、换。++-AuoS2S3S1S0RR/2R/4R/8R3R2R1R0RFD3D2D1D00011UR5kR=80k122．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¦²f1682R2R+V2RRI4R4IREFI8II2R2RIRIII162213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）

5、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143．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¦²fI24I8I16IVREFD15采用具有电流负反馈的BJT恒流源电路的权电流D/A转换器：DDDD(LSB)(MSB)SSSS33221100R+AvoiΣf+A1216II216II4I8IIIIIIIREFE3E2E1E0ECBBV2R2RR2

6、RR2RRR2REE偏置偏置电流I=IREF=REFVR1TTTTTTr3210c1RREFVVR+VR—16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：17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。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为正负电源输入端。18二．D/A转换器应用举例DAC0808是8位权电流型D/A转换器，其中D0～D7是数字量输入端。用这类器

7、件构成的D/A转换器时，需要外接运算放大器和产生基准电流用的电阻R1。当VREF=10V、R1=5kΩ、Rf=5kΩ时，输出电压为：56789101112DDDDDDDD01234567vO+5kΩ5kΩ5kΩREFV0.01μF13CCV=+5VEEV=-15VA数字量输入模拟量输出DAC0808（LSB）（MSB）141524163Rf1R19DAC0808D/A转换器输出与输入的关系（设VR