數(shù)電模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器

數(shù)電課件模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器第一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三A/D

轉(zhuǎn)換器

D/A

轉(zhuǎn)換器

模擬

控制器

工業(yè)生產(chǎn)過程控制對象

模

擬

傳感器

ADC和DAC已成為計算機系統(tǒng)中不可缺少的接口電路。將溫度、壓力、流量、應(yīng)力等物理量轉(zhuǎn)換為模擬電量。計算機進行數(shù)字處理（如計算、濾波）、保存等用模擬量作為控制信號數(shù)字控制

計算機概述第二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為與之成正比模擬量。n位數(shù)字量1.概述DAC9.1D/A轉(zhuǎn)換器模擬量1、數(shù)

/

模轉(zhuǎn)換器:A

=KDO=–KNB

第三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三③實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的原理電路

，，,

第四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三9.1.2倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器Di=0,Si則將電阻2R接地Di=1,Si接運算放大器反相端，電流Ii流入求和電路

電阻網(wǎng)絡(luò)模擬電子開關(guān)求和運算放大器輸出模擬電壓輸入4位二進制數(shù)根據(jù)運放線性運用時虛地的概念可知，無論模擬開關(guān)Si處于何種位置，與Si相連的2R電阻將接“地”或虛地。1、4位倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器基準電壓電阻網(wǎng)絡(luò)模擬電子開關(guān)求和運算放大器第五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三流入運放的總電流：i＝I0+I1+I2+I3輸出模擬電壓：

第六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三4位倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC的輸出模擬電壓：n位倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC有：令：則O=–KNB

在電路中輸入的每一個二進制數(shù)NB，均能得到與之成正比的模擬電壓輸出。第七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三AD7533D/A轉(zhuǎn)換器使用:1)要外接運放，2)運放的反饋電阻可使用內(nèi)部電阻，也可采用外接電阻）2.集成D/A轉(zhuǎn)換器10位CMOS電流開關(guān)型D/A轉(zhuǎn)換器

第八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三關(guān)于D/A轉(zhuǎn)換器精度的討論(1)基準電壓穩(wěn)定性好；(2)倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)中R和2R電阻比值的精度要高；(3)為實現(xiàn)電流從高位到低位按2的整數(shù)倍遞減，模擬開關(guān)的導(dǎo)通電阻也相應(yīng)地按2的整數(shù)倍遞增。為進一步提高D/A轉(zhuǎn)換器的精度，可采用權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器。為提高D/A轉(zhuǎn)換器的精度，對電路參數(shù)的要求：(3)每個模擬開關(guān)的開關(guān)電壓降要相等第九頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三Di=1時，開關(guān)Si接運放的反相端;Di=0時，開關(guān)Si接地。9.1.3權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器1.4位權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器第十頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三在恒流源電路中，各支路權(quán)電流的大小均不受開關(guān)導(dǎo)通電阻和壓降的影響，這樣降低了對開關(guān)電路的要求，提高了轉(zhuǎn)換精度。第十一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三實際的權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器電路電壓恒定各BJT的發(fā)射結(jié)電壓相等基準電流產(chǎn)生電路++-第十二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三9.1.4D/A轉(zhuǎn)換器的輸出方式8位D/A轉(zhuǎn)換器在單極性輸出時的輸入/輸出關(guān)系0000000010000000……111111100000000110000001……11111111模擬量

數(shù)字量MSBLSB第十三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三常用雙極性編碼十進制數(shù)2的補碼偏移二進制碼模擬量D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D00/VLSB12701111111111111111271260111111011111110126100000001100000011000000000100000000-11111111101111111-1-1271000000100000001-127-1281000000000000000-128*表中VLSB=VREF/256第十四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三

第十五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三9.1.5D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)分辨率：其定義為D/A轉(zhuǎn)換器模擬輸出電壓可能被分離的等級數(shù)。n位DAC最多有2n個模擬輸出電壓。位數(shù)越多D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率越高。分辨率也可以用能分辨的最小輸出電壓與最大輸出電壓之比給出。n位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率可表示為1、分辨率第十六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三2、轉(zhuǎn)換精度：轉(zhuǎn)換精度是指對給定的數(shù)字量，D/A轉(zhuǎn)換器實際值與理論值之間的最大偏差。產(chǎn)生原因：由于D/A轉(zhuǎn)換器中各元件參數(shù)值存在誤差，如基準電壓不夠穩(wěn)定或運算放大器的零漂等各種因素的影響。幾種轉(zhuǎn)換誤差：有如比例系數(shù)誤差、失調(diào)誤差和非線性誤差等第十七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三9.1.6集成D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用(1)數(shù)字式可編程增益控制電路

D2

D7

uO

D0

D1

2R

2R

2R

2R

R

R

R

D8

D9

R

R

R

uI

2R

2R

2R

-

+

RF

IOUT1

IOUT2

VREF

第十八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三

D2

D7

uOD0

D1

2R

2R

2R

2R

R

R

R

D8

D9

R

R

R

uI2R

2R

2R

-

+

RF

IOUT1

IOUT2

VREF

uO

-

+

R

uIOUT2I

IOUT1

倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)OVIAu