数字电子技术教学课件 卜锡滨 07.ppt

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1、第7章数模转换与模数转换实现模拟量转换成数字量的电路称为模数转换器（简称A/D转换器或ADC）。实现数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器（简称D/A转换器或DAC）。A/D和D/A转换器是数字控制系统中不可缺少的组成部分，是用计算机实现工业过程控制的重要接口电路。本章主要介绍集成数模转换器的识别与应用，集成模数转换器的识别与应用。第7章数模转换与模数转换本章要点数模转换的原理及应用模数转换的原理及应用7.1数模转换将数字量的每一位代码按其位权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加得到与数字量成正比例的总模拟量，从而实现数字量—模拟量的转换。能将数字量转换为模拟量的电路称为数模

2、转换器，简称D/A转换器或DAC。ADC和DAC是沟通数字电路和模拟电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口。7.1.1数模转换演示按图连接电路，拨动开关S7～S0设置数字量输入，观察发光二极管的发光情况。每个模拟开关受输入数字量对应位的di控制，即每一个开关对应一只权电阻。当di=1时，对应的权电阻通过模拟开关与基准电压VREF接通；当di=0时，对应的权电阻接地。7.1.2数模转换电路的类型1.权电阻型D/A转换电路当输入代码的某一位di＝0时，开关接地，对应的权电阻上无电流通过。当输入代码的某一位时，开关接基准电压，则通过该电阻上的电流为若，则流过电阻R上的电流为若，则流过电阻2R上

3、的电流为同理，时，；时，。显然，通过各电阻上的电流与对应位电阻的权值成正比。而汇集到集成运算放大器反向端的总电流为上式表明，集成运放反向端的总电流与输入数字量N的大小成正比关系。集成运算放大器与权电阻网络构成反向求和放大电路，在输出端得到一个与输入数字量的大小成正比关系的输出电压uo，完成了D/A的转换过程。它的输出电压为2.R-2R网络型D/A转换电路从模拟开关S0向左看，等效电阻为R，再从模拟开关S1向左看，等效电阻也是R。因此，流入电阻网络的总电流为各支路上的电流分别为：、、、。在输入数字量的作用下，流入集成运算放大器反向输入端的电流为进而求出集成运算放大器的输出电压为7.1.3

4、数模转换电路的性能指标1.分辨率分辨率指D/A转换电路输出的最小电压变化量与满刻度输出电压之比。最小输出电压变化量就是对应于输入数字量最低位（LSB）为1，其余各位为0时的输出电压，记为ULSB。满度输出电压就是对应于输入数字量的各位全是1时的输出电压，记为UFSR。对于一个n位的D/A转换电路，分辨率可表示为例如，一个n=10位的D/A转换电路，其分辨率是0.000978。2.转换精度转换精度指D/A转换电路实际输出的模拟电压与理论输出模拟电压间的最大误差。它是一个综合指标，包括零点误差、增益误差等，它不仅与D/A转换电路中元件参数的精度有关，而且还与环境温度、集成运算放大器的温度漂

5、移以及输入数字量的位数有关。所以，要获得较高精度的D/A转换结果，除了正确选用D/A转换电路的数字量位数外，还要选用低漂移高精度的集成运算放大器。通常要求D/A转换电路的误差小于1/2ULSB。3.转换时间转换时间指D/A转换电路在输入数字信号开始转换，到输出的模拟电压达到稳定值所需的时间。它是反映D/A转换电路工作速度的指标。转换时间越小，工作速度就越高。7.1.4集成模数转换器1.集成D/A转换器DAC0808如图示DAC0808为8位数模转换器，其中：D7～D0为8位输入数字量，D7为最高位（MSB），为最低位（LSB）；Io是输出的模拟电流；VREF(+)和VREF(-)为正、

6、负基准电压，接基准电流发生电路中运算放大器的反相输入端和同相输入端；COMP（Compensation）为补偿端，外接补偿电容。DAC0808内部示意图DAC0808引脚排列图2.集成D/A转换器DAC0832如图示DAC0832也是一个8位数模转换器，其内部还集成了1个8位输入寄存器、1个8位DAC寄存器。DAC0832的两个寄存器可以进行双缓冲操作，即在对某个数据转换的同时，又可以进行下一个数据的采集，故转换速度较高。DAC0832内部示意图DAC0832引脚排列图DAC0832采用二次缓冲方式，除了能在输出的同时采集下一个数据外，还可以在多个转换器同时工作时，实现多通道D/A的同

7、步输出。7.1.5集成数模转换器的应用1.DAC0808的应用如图示，在基准电压输入端和基准电源之间需要外接电阻R1。在基准电压VREF=10V、R1=5.1、Rf=5.1的情况下，输出电压为当输入数字量在全0和全1之间变化时，输出模拟电压的变化范围是0～9.96V。2.DAC0832的应用DAC0832内部的2个寄存器使其应用时有较大的灵活性，可以根据需要接成多种工作方式，也可以简化某些应用中的电路设计。（1）直通工作方式直通工作方式指：将1