第9章数模与模数转换.docx

第9章数模与模数转换 第9章数模与模数转换 9.0 引言 9.1 D/A(Analog to Digital)转换器 9.2 A/D (Digital to Analog)转换器 Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html 第9章数模与模数转换 教学基本要求把握倒T形电阻网络D/A转换器(DAC) 集成D/A D/A转换器(DAC)、 1、把握倒T形电阻网络D/A转换器(DAC)、集成D/A 转换器7520的工作原理及相关计算 7520的工作原理及相关计算 转换器7520的工作原理及相关计算 正确理解D/A转换器的两种输出方式 D/A转换器的两种输出方式 2、正确理解D/A转换器的两种输出方式 了解并行比较、 逐次比较、 双积分A/D A/D转换器 3 、 了解并行比较 、 逐次比较 、 双积分 A/D 转换器 (ADC)的工作原理及其特点 的工作原理及其特点 (ADC)的工作原理及其特点 正确理解D/A A/D转换器的主要参数 D/A、 转换器的主要参数 4、正确理解D/A、A/D转换器的主要参数。

Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html 第9章数模与模数转换 D/A转换、A/D转换的应用传感器 (温度、压力、 温度、 温度 压力、 流量、应力等) 流量、应力等) 模 拟 传感器 A/D 转换器 计算机进行数字处理 如计算、滤波)、 (如计算、滤波)、 数据保存等 D/A 转换器 用模拟量作为控 制信号 数字掌握 计算机 模拟 掌握器 工业生产过程掌握对象 ADC和DAC已成为计算机系统中不行缺少的接口电路 ADC和DAC已成为计算机系统中不行缺少的接口电路 已成为计算机系统中不行缺少的接口电路 Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html 第9章数模与模数转换 D/A转换器 9.1 D/A转换器D/A转换器概述 9.1.0 D/A转换器概述 形电阻网络D/A D/A转换器 9.1.1 倒T形电阻网络D/A转换器 权电流型D/A D/A转换器 9.1.2 权电流型D/A转换器 D/A转换器的输出方式 9.1.3 D/A转换器的输出方式 D/A转换器的主要技术指标 9.1.4 D/A转换器的主要技术指标 集成D/A D/A转换及其应用 9.1.5 集成D/A转换及其应用Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html 第9章数模与模数转换 9.1.0 D/A 转换器概述1、DAC的功能: 将数字量成正比地转换与之对应的模拟量 。

DAC的功能: 的功能 (设D/A转换器的输 入数字量为 n位) D/A转换器的输 4位 8位n= 数字量 n位 DAC 模拟量 0-5V或 5V或 0-9V等 9V等 9位 12位 12位 16位等 16位等 Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html 第9章数模与模数转换 9.1.0 D/A 转换器概述 实现D/A D/A? 如何实现D/A? 实现D/A D/A转换的基本思想 2. 实现D/A转换的基本思想数字量是用代码按数位组合而成的, 对于有权码, 数字量是用代码按数位组合而成的, 对于有权码, 每位代码都有肯定的权值， 每位代码都有肯定的权值，如能将每一位代码按其权 的大小转换成相应的模拟 量, 然后，将这些模拟量相 的大小转换成相应的模拟量, 然后， 即可得到与数字量成正比的模拟量, 这样， 加,即可得到与数字量成正比的模拟量, 这样，就可 以实现数字量--模拟量的转换 以实现数字量--模拟量的转换 --模拟量的转换 Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html 第9章数模与模数转换 9.1.0 D/A 转换器概述 D/A转换器的组成 转换器的组成: 3. D/A转换器的组成:基准电压 n 位数字 量输入 数码 寄存器 n 位模 拟开关 解码 网络 求和 电路 模拟量 输出 电阻网络 模拟电子开关 求和运算放大器Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html 第9章数模与模数转换 9.1.0 D/A 转换器概述 D/A转换器的分类 转换器的分类: 4. D/A转换器的分类:T型电阻网络DAC 型电阻网络DACD/A 转 换 器 按解码网络 结构分类 倒T形电阻网络DAC 形电阻网络DAC 权电流DAC 权电流DAC 权电阻网络DAC 权电阻网络DAC 按模拟电子开 关电路分类 双极型开关型DAC 双极型开关型DAC CMOS开关型DAC CMOS开关型DAC 开关型 电流开关型DAC 电流开关型DAC ECL电流开关型DAC ECL电流开关型DAC 电流开关型 Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html 第9章数模与模数转换 形电阻网络D/A D/A转换器 9.1.1 倒T形电阻网络D/A转换器1、原理电路输入4 输入4位二进制数 模拟电子开关(LSB) D0 D1 D2 (MSB) D3 i∑ – vO + 求和运算放大器Rf 电阻网络2R 2RI 16 S0 I/16 2R R I 8 S1 I/8 2R R I 4 S2 I/4 2R R I 2 S3 I/2 +VREF I 输 出 模 拟 电 压 则将电阻2 Di=0, Si则将电阻2R接地 依据运放线性运用时虚地的概念可知，无论模拟开关S 依据运放线性运用时虚地的概念可知，无论模拟开关Si处于 何种位置，与Si相连的2R电阻将接“地I 或虚地。

何种位置， 相连的2R电阻将接 2R电阻将接 接运算放大器反相端， “ i 或虚地 Di=1, Si接运算放大器反相端，电流”流入求和电路i i iDepartment of Electronics and Information Science /dxx/Index.html 第9章数模与模数转换 形电阻网络D/A D/A转换器 9.1.1 倒T形电阻网络D/A转换器2、D/A转换器的倒T形电阻网络 D/A转换器的倒T 转换器的倒基准电源V 供应的总电流为： =? 基准电源VREF供应的总电流为：I =? 流过各开关支路的电流： 流过各开关支路的电流：I3 =?I2 =? I1 =? I0 =? RA B RC RD R I/4 I/22R R I/162R 2R I/8I1R B 2R I0R 2R I2 I3I V REF I= RVREF I/16 A I/8 I/4 C I/2 D 流入每个2R电阻的电流从高位到低位按2的整数倍递减 流入每个2R电阻的电流从高位到低位按2的整数倍递减 2R电阻的电流从高位到低位按Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html 第9章数模与模数转换 形电阻网络D/A D/A转换器 9.1.1 倒T形 电阻网络D/A转换器工作原理： 3. 工作原理：Rf (LSB) D0 D1 D2 (MSB D3 iΣ – A+ S0 S1 S2 S3 υO 2R 2R I0R 2R I1R 2R I2R 2R I3 I流入运放的总电流： 流入运放的总电流：= +VREF I I I I D0 + 3 D1 + 2 D2 + 1 D3 i∑ = I0 + I1 + I2 + 24 2 2 2 I3 VREF 3 VREF D0 D1 D2 D3 = 4 = ( 4 + 3 + 2 + 1) ∑ ( Di 2i ) 2 R i =0 R 2 2 2 2 (9.1.1) Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html 第9章数模与模数转换 形电阻网络D/A D/A转换器 9.1.1 倒T形电阻网络D/A转换器工作原理： 3. 工作原理：Rf (LSB) D0 D1 D2 (MSB D3 iΣ – A+ S0 S1 S2 S3 υO 2R 2R I0R 2R I1R 2R I2R 2R I3 I+VREF 输出模拟电压： 输出模拟电压： υO = iΣ Rf Rf VREF 3 = 4 ∑ ( Di 2i ) R 2 i =0 (9.1.2) Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html 第9章数模与模数转换 形电阻网络D/A D/A转换器 9.1.1 倒T形电阻网络D/A转换器工作原理： 3. 工作原理：位倒T形电阻网络DAC的输出模拟电压： DAC的输出模拟电压 4 位倒T形电阻网络DAC的输出模拟电压： Rf VREF 3 υO = iΣ Rf = 4 ∑ ( Di 2i ) R 2 i =0 位倒T形电阻网络DAC, DAC,有 推广到 n 位倒T形电阻网络DAC,有： (9.1.2) VREF Rf n 1 i υ O = n ∑ ( Di 2 ) R i=0 2 令： K = 则VREF Rf , n 2 R (9.1.3) (9.1.4) NB = ∑ (Di=0 n 1 i 2i ) υO = – K NB 上式表明，在电路中输入的每一个二进制数N 上式表明，在电路中输入的每一个二进制数NB, 均能得到与之成正比的模拟电压输出。

均能得到与之成正比的模拟电压输出 第9章数模与模数转换 Rf i D/A转换器 形电阻网络D/A – 9.1.1 倒T形电阻网络D/A转换器Σ (LSB) D0 D1 D2 (MSB D3 AS S S S 为提高D/A转换器的精度，对电路参数的要求： 为提高D/A转换器的精度，对电路参数的要求： D/A转换器的精度0 1 2 3 υO + (1)基准电压稳定性好2R 2R 基准电压稳定性好； (1)基准电压稳定性好； 2R 2RR R R 2。