《數(shù)字電子技術(shù)》課件7.1-7.2概述和DAC

第7章D/A和A/D轉(zhuǎn)換

7.1

概述7.2D/A轉(zhuǎn)換器7.3A/D轉(zhuǎn)換器A/D和D/A轉(zhuǎn)換的概念和作用數(shù)模轉(zhuǎn)換即將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電量(電壓或電流)，使輸出的模擬電量與輸入的數(shù)字量成正比。

實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換的電路稱數(shù)模轉(zhuǎn)換器

Digital-AnalogConverter，簡(jiǎn)稱

D/A轉(zhuǎn)換器或DAC。

模數(shù)轉(zhuǎn)換即將模擬電量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，使輸出的數(shù)字量與輸入的模擬電量成正比。

實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路稱模數(shù)轉(zhuǎn)換器

Analog-DigitalConverter，簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC。

7.1概述一、數(shù)模轉(zhuǎn)換的基本原理

輸出模擬電壓

uO=

D△=(Dn-12n-1+Dn-22n-2+

+D121+D020)△

可見，uO∝

D，uO的大小反映了數(shù)字量

D

的大小。LSB—LeastSignificantBit

輸入數(shù)字量D=(Dn-1

Dn-2

D1

D0)2

=Dn-12n-1+Dn-22n-2+

+D121+D020

△是DAC能輸出的最小電壓值，稱為DAC的單位量化電壓，它等于D

最低位(LSB)為1、其余各位均為0時(shí)的模擬輸出電壓(用ULSB

表示)。7.2D/A轉(zhuǎn)換器7.2.1D/A轉(zhuǎn)換器基本原理7.2.2權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC1．電路組成圖7-3所示為四位權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的原理圖。

圖7-3權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器

2．工作原理模擬開關(guān)是由輸入的數(shù)字量進(jìn)行控制的，當(dāng)輸入Di（i=0,1,2,3）中某一位為1時(shí)，模擬開關(guān)接基準(zhǔn)電壓UREF；當(dāng)其中某一位為0時(shí)，模擬開關(guān)接地。

Di=0,Si則將電阻2R接地Di=1,Si接運(yùn)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(yùn)算放大器輸出模擬電壓輸入4位二進(jìn)制數(shù)根據(jù)運(yùn)放線性運(yùn)用時(shí)虛地的概念可知，無(wú)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。7.2.3R-2R倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換電路基準(zhǔn)電壓

電阻網(wǎng)絡(luò)模擬電子開關(guān)求和運(yùn)算放大器D/A轉(zhuǎn)換器的倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)電源UREF提供的總電流為：I=？流過(guò)各開關(guān)支路的電流：I3=？I2=？I1=？I0=？I/4I/8I/16RRRRI/2I/4I/8I/16I/2I3I2I1I0流入每個(gè)2R電阻的電流從高位到低位按2的整數(shù)倍遞減。I3=UREF/2RI2=UREF/4RI1=UREF/8RI0=UREF/16R7.2.3R-2R倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換電路I=UREF/R流入運(yùn)放的總電流：i

＝I0+I1+I2+I3輸出模擬電壓：

輸出模擬電壓的計(jì)算：

7.2.3R-2R倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換電路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uO=–KNB

在電路中輸入的每一個(gè)二進(jìn)制數(shù)NB，均能得到與之成正比的模擬電壓輸出。7.2.3R-2R倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換電路=－=－

7.2.4集成D/A轉(zhuǎn)換器（a）內(nèi)部結(jié)構(gòu)

（b）引腳圖

圖7-6DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能7.2.4集成D/A轉(zhuǎn)換器圖7-7DAC0832與CPU的連接有3種方式1.分辨率DAC的最小輸出電壓變化量，也即DAC的最小輸出電壓值

表示滿度輸出電壓值，F(xiàn)SR即FullScaleRange指D/A轉(zhuǎn)換器模擬輸出所能產(chǎn)生的最小電壓變化量與滿刻度輸出電壓之比。

UFSR=uO|D=11

1=(2n–1)ULSBn位均為1例如，一個(gè)10位的DAC，分辨率為0.000978。DAC的位數(shù)越多，分辨率值就越小，能分辨的最小輸出電壓值也越小。7.2.5D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)2.轉(zhuǎn)換誤差比例系數(shù)誤差漂移誤差