数模转换电路（DAC）.ppt

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1、§5-4数/模转换电路(DAC)学习要点：D/A转换电路原理倒T型电阻网络D/A数模转换电路5-4-1转换器的基本原理5-4-2权电阻网络D/A转换器退出5-4-3T型电阻网络D/A转换器5-4-4D/A转换器的主要参数D/A——数字信号→模拟信号转换，称“数-模(D/A)转换”DAC：能够完成这种转换的电路。A/D——模拟信号→数字信号转换，称“模-数(A/D)转换”ADC：能够完成这种转换的电路。5-4-1D/A转换器的基本原理DAC和ADC是沟通模拟和数字电路的桥梁，也称为接口电路。模拟信号与数字信号之间的转

2、换过程，如图所示。ADC传感器计算机DAC执行机构非电模拟量模拟电信号数字电信号数字电信号模拟电信号要把数字量转换为模拟量，必须将每一位代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加。D/A转换器的结构如图所示，图中D0～Dn－1是输入的n位二进制数（如取n=3）00100001001110010111011101234567Duo(V)(b)…D0D1Dn－1uo或ui输入输出DAC(a)D/A转换器的结构示意图和转换特性(a)示意图(b)n=3转换特性输出模拟电压为：uo=ku（Dn－1·2n－

3、1+Dn－2·2n－2+…+D1·21+D0·20）D/A转换电路分两种——1）权电阻网络型2）倒T型电阻网络型。5-4-2权电阻网络D/A转换器∞－+++VREFIREFI3I2I1I0RF8R2R4RRS3S2S1S0D3D2D1D0iiFuo其中：D3D2D1D0——为输入4位二进制数。电路由四部分组成：（1）参考（基准）电压VREF——要求精度高，稳定性好。（2）电子模拟开关S0、S1、S2、S3——Di=1→Si接通反相端→Ii流入放大器；Di=0→Si接地→Ii流入地。（3）权电阻R、2R、4R、8R—

4、—其值与对应的位权成反比，则流过权电阻的电流与对应的位权成正比。（4）求和放大器——将各权电阻支路电流在运放中相加，并通过RF在输出端得到与输入数字信号成正比的模拟电压。总电流i为：i=I3+I2+I1+I0例如：当D3D2D1D0=0000时→uo=0；当D3D2D1D0=0001时→uo=－VREF/16，称：最小输出电压（uomin或uLSB)当D3D2D1D0=1111时→uo=－15VREF/16，称：最大输出电压或满刻度电压（uomax或uFSR)推广：输入n位二进制数：输出电压为：权电阻网络D/A转换

5、器的特点：1）优点——结构简单，适用于各种有权码。2）缺点——电阻值范围太宽。如n=8时，若R=10kΩ，最小电阻为5kΩ，最大电阻为27×10kΩ=1.28MΩ，要保证每个电阻都有很高的精度非常困难，因此在集成D/A转换器中很少使用。（取RF=R/2）5-4-3T型电阻网络D/A转换器∞－+++VREFIREFI3I2I1I0RF2RRS3S2S1S0D3D2D1D0iiFuo2R2R2R2RRRI/0I/1I/2I/3ABCD电路由四部分组成：（1）基准电压VREF；（2）电子模拟开关S0、S1、S2、S3（同

6、前）（3）R—2R电阻解码网络；（4）求和放大器。流入运放的电流为运放输出的模拟电压为i=I0D0+I1D1+I2D2+I3D3uo推广：若输入n位二进制数uo8位D/A转换器的最小输出电压为：4位D/A转换器的最大输出电压为：例5.5.1某倒T型电阻网络D/A转换器的基准电压VREF=10V，RF=R分别求出4位和8位D/A转换器的最小（最低位为1，其他为0）输出电压uomin和最大（各位全为1）输出电压uomax。解：4位D/A转换器的最小输出电压为：8位D/A转换器的最大输出电压为：5-4-4D/A转换器的主

7、要参数1．分辨率——指产生的最小输出电压与最大输出电压（满刻度输出电压）的比值（位数越多，能分辨的最小输出电压变化量就小）2．转换精度——指输出模拟电压的实际值与理想值之差。通常要求误差小于ULSB/2。3．输出建立时间——从输入数字信号起至输出达到稳定值时所需要的时间。它反映D/A转换器的工作速度。一般不超过1μs。复习与提问：时序电路的分析方法思考题1．权电阻网络D/A转换器实现D/A转换的原理是什么？2．倒T型D/A转换器实现D/A转换的原理是什么？3．D/A转换器的位数有什么意义？它与分辨率、转换精度有什么

8、关系？作业题：P715-18、19、20预习：模数转换电路课后小结——见黑板