數字-模擬轉換器(DAC)原理研究

1、電路分析專題研討報告數字-模擬轉換器(DAC)原理研究 摘要：數模轉換就是將離散的數字量轉換為連接變化的模擬量，實現該功能的電路或器件稱為數模轉換電路，通常稱為D/A轉換器或DAC。我們分析了D/A轉換的原理，以三位轉換器為主要的研究對象，利用Multisim對輸出信號進行了仿真。成績評定：10221062數字-模擬轉換器(DAC)原理研究一內容描述：D/A轉換器通常是把加權值與二進制碼的各比特相對應的電壓或者電流，按二進制碼進行相加，從而得到模擬信號的方法。產生加權電壓和電流的方法有使用負載電阻的方法和使用梯形電阻網絡的方法。二實驗原理：如圖可作為研究DA 轉換電路的模型，其中開關20，21

2、，22 分別與三位二進制數相對應。當某位二進制數為“1”時開關接入相應電壓Vs，為“0”時開關接地。利用疊加定理和等效分析證明運放輸出電壓與3 位二進制數字成比例。即其中：用來控制電路圖中得三個開關。（從右往左依次是）證明：當J1接左端，J2、J3接右端時，即D0=1，D1=D2=0；分析等效電路逐步簡化電路如下：進一步等效最終等效電路：從而同理：當J2接左端，J1、J3接右端時，分析等效電路，得當J3接左端，J1、J2接右端時，即D2=1，D0=D1=0，分析等效電路，得 ) Vs=12Dx 因此，U1=1/12 Vs V U2=1/6Vs U3=1/3Vs =D0 =2D1 =22D2由線

3、性電路的疊加原理，得 三仿真過程：（1）輸入電壓001，V0=1V （2）輸入電壓010，V0=2V（3）輸入電壓011，V0=3V （4）輸入電壓100，V0=4V（5）輸入電壓101，V0=5V（6）輸入電壓110，V0=6V（7）輸入電壓111，V0=7V由仿真結果得到表格：與實際值相符合。四利用Multisim產生周期為16us，幅度為7V 的鋸齒波和三角波和方波的數字信號。輸出鋸齒波、三角波、方波時的仿真電路圖： （1）鋸齒波參數設置模擬仿真結果（2）三角波參數設置模擬仿真結果（3）方波參數設置模擬仿真結果五查閱DAC0832 芯片手冊，分析其倒置R-2R 電阻網絡進行DAC 轉換原

4、理。當其輸出接電流電壓轉換運放如圖 時，推導其輸出電壓VOUT 與參考電壓VREF和8 位二進制數字量的關系。 分析： 1)先求第一個電壓源單獨作用對電壓的貢獻： 假設有N個12V電壓源； 則含電壓源的支路的電流為(從最右邊看進去的電阻為3R=3Kohm) I0=12D X/3R; 則對最后電壓貢獻V1=I0/2N-1 *R=4D0/2N-1 2)以此類推：第n個電壓源單獨作用時：Vn=I0/2N-n *R=4Dn/2N-n 由疊加定理：N個電壓源共同作用時：V=V1+V2 +VN=4(D0/2N-1 +D1 /2N-2 +.+DN ) =4/2N-1(D0+2D1+2N DN) 當N=3時，

5、即為第一個電路的結論。如下： 當N=8時，如下： V0 = 4/28-1(D0+2D1+28 DN)六設計一個數字控制增益的電壓放大器，V0=knVi，其中n=0-15，k=2, Vi=+/-5V。仿真電路圖如下： 反向增益放大器 正向增益放大器 跟隨器 簡單證明： V2 V1=IR1 (0-V- )/R4=(V- - V6)/R3 V1=V4 V1 - V3 =IR2 V+=V- V1=0 - ->>V6=2V+ ->>V3 =-V2圖中有三種放大器：第一種是反向增益放大器，放大倍數為一倍，第二種是正向增益放大器，放大倍數為兩倍，第三種是跟隨器，由電路原圖可以看到，第一次電路接的是跟隨器，它的作用是得到左邊的輸出電壓同時右邊所接的負載對電壓沒有影響，第二個放大器可以看到作用是正向放大二倍，為了得到正向電壓，又接了跟隨器和反相器，故得到的電壓相對于原輸出電壓為正。模擬仿真結果：七總結本次研討我們對第一個題目進行了研究。在實驗過程中用到不少書上的理論知識，比如直流電路的等效變換以及疊加性質，特別是運算放大器的使用，實際運算放大器要考慮所給的運算放大器的最大供電電壓，還有就是運算放大器的反向，正向，跟隨的作用。通過實驗，我們學會了用Multisim軟件進行分析，對數模轉換的