数模(da)和模数(ad)转换电路

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1、第七章数/模（D/A）和模/数（A/D）转换电路教学目的：1．掌握权电阻D/A转换器和逐次逼近型A/D转换器的工作原理、特点，输入与输出之间的关系2．了解影响精度及速度的因素3．了解D/A转换器典型芯DAC0832的特点及应用。4.了解A/D转换器典型芯ADC0809的特点及应用教学重点：倒T型电阻网络D/A转换器的工作原理；A/D转换的一般步骤；逐次逼近型A/D转换器的工作原理。教学难点：D/A转换器的工作原理；A/D转换器内部电路结构、工作原理教学方法：教学过程采用理论讲解方式。学时分配：4学时教学内容：D/A转换器及A/D转换器的种类很多，本

2、章介绍常用的权电阻网络D/A转换器，倒T型电阻网络D/A转换器等几种类型；逐次逼近型A/D转换器，双积分型A/D转换器。并介绍了D/A转换器和A/D转换器的技术指标及应用。第一节数/模转换器DAC一、数/模转换器的基本概念把数字信号转换为模拟信号称为数－模转换，简称D/A（DigitaltoAnalog）转换，实现D/A转换的电路称为D/A转换器，或写为DAC（Digital–AnalogConverter）。随着计算机技术的迅猛发展，人类从事的许多工作，从工业生产的过程控制、生物工程到企业管理、办公自动化、家用电器等等各行各业，几乎都要借助于数字

3、计算机来完成。但是，计算机是一种数字系统，它只能接收、处理和输出数字信号，而数字系统输出的数字量必须还原成相应的模拟量，才能实现对模拟系统的控制。数－模转换是数字电子技术中非常重要的组成部分。把模拟信号转换为数字信号称为模－数转换，简称A/D（AnalogtoDigital）转换；。实现A/D转换的电路称为A/D转换器，或写为ADC（Analog–DigitalConverter）；。D/A及A/D转换在自动控制和自动检测等系统中应用非常广泛。D/A转换器及A/D转换器的种类很多，这里主要介绍常用的权电阻网络D/A转换器，倒T型电阻网络D/A转换器

4、。权电流型D/A转换器及权电容网络D/A转换器等几种类型；A/D转换器一般有直接A/D转换器和间接A/D转换器两大类。二、权电阻网络D/A转换器RFiFiΣA∞-+I0I1I2I3+u023R22R21R20RS0S1S2S310101010VREFD0D1D2D3(LSB)(MSB)图7.1权电阻网络D/A转换器1.工作原理权电阻网络D/A转换器的基本原理图如图7.1所示。这是一个四位权电阻网络D/A转换器。它由权电阻网络电子模拟开关和放大器组成。该电阻网络的电阻值是按四位二进制数的位权大小来取值的，低位最高（23R），高位最低（20R），从低位

5、到高位依次减半。S0、S1、S2和S3为四个电子模拟开关，其状态分别受输入代码D0、D1、D2和D3四个数字信号控制。输入代码Di为1时开关Si连到1端，连接到参考电压VREF上，此时有一支路电流Ii流向放大器的A节点。Di为0时开关Si连到0端直接接地，节点A处无电流流入。运算放大器为一反馈求和放大器，此处我们将它近似看作是理想运放。因此我们可得到流入节点A的总电流为：iI0I1I2I3Ii11113D02D11D20D3VREF2R2R2R2RVREF32102D2D2D2D8.133210

6、2R（7.1）可得结论：i∑与输入的二进制数成正比，故而此网络可以实现从数字量到模拟量的转换。另一方面，对通过运放的输出电压，我们有同样的结论：运放输出为uo=－i∑RF（7.2）将（7.1）式代入，得VREF13210uR2D2D2D2D0332102R2VREF32102D2D2D2D8.3432102（7.3）将上述结论推广到n位权电阻网络D/A转换器，输出电压的公式可写成：VREFn1n210u2D2D2D2D8.40nn1n2102（7.4）权电阻网络D/A转换器的优点是电路

7、简单，电阻使用量少，转换原理容易掌握；缺点是所用电阻依次相差一半，当需要转换的位数越多，电阻差别就越大，在集成制造工艺上就越难以实现。为了克服这个缺点，通常采用T型或倒T型电阻网络D/A转换器。四、D/A转换器的主要技术指标1、分辨率分辨率是说明D/A转换器输出最小电压的能力。它是指D/A转换器模拟输出所产生的最小输出电压ULSB（对应的输入数字量仅最低位为1）与最大输出电压UFSR（对应的输入数字ULSB1n分辨率=UFSR21（7.5）量各有效位全为1）之比：式中,n表示输入数字量的位数。可见，分辨率与D/A转换器的位数有关，位数n越大，能

8、够分辨的最小输出电压变化量就越小，即分辨最小输出电压的能力也就越强。例如：n=8时,D/A转换器的分辨率为10.0039