学习教学教案第五章数模转换器.ppt

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1、第五章数模转换器第一节D/A转换器基本原理和转换特性第二节二进制权电阻网络DAC第四节倒T型电阻网络DAC第三节T型电阻网络DAC第八节高速DAC第六节开关树型DAC第五节权电流型D/A转换器第七节权电容网络的DAC第九节DAC常见输出形式概述计算机系统是一个数字系统、离散系统，而我们生活的外部世界是一个模拟系统。为使计算机系统能够了解外部世界，对外部事物进行处理，就必须有一个将模拟量转换为数字量，将数字量转换为模拟量的接口，这就是常说的A/D和D/A。虽然模拟量是无限可分的、连续的，数字量是离散的，数字量永远也不能精确地描

2、述模拟量，但由于我们对客观世界的了解、描述并不总需要极高的精度，所以选择适当精度的数字量来描述模拟量是完全够用的。ADC和DAC是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口。能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称A/D转换器或ADC；能将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。本章将简单介绍D/A转换器和A/D转换器的几种主要形式。§1D/A转换器基本原理和转换特性将输入的每一位二进制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，所得的总模拟量就与数字量成正比

3、，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。基本原理转换特性图示是输入为3位二进制数时的D/A转换特性。理想的D/A转换特性，应是输出模拟量与输入数字量成正比。即：输出模拟电压uo=Ku×D;Ku电压转换比例系数.输出模拟电流io=Ki×D。;Ki电流转换比例系数，D:输入二进制数所代表的十进制数。如果输入为n位二进制数dn-1dn-2…d1d0，则输出模拟电压为：转换特性:指输出模拟量和输入数字量之间的转换关系。给定数字量的D/A转换过程：⑴按权展开，求相应位的模拟量；⑵相加求和，求总的模拟量；⑴电阻网络：实现按权展开；⑵电子开

4、关:给定数字量；⑶求和电路:完成模拟量相加。DAC的一般构成：存在多种网络形式。由晶体管或MOS管组成。由运放组成。§2二进制权电阻网络DAC参考电压电子开关：d＝1→接“-”;d=0→接“+”不论d接哪端（虚地或实地），各支路电流不变。求和电路⒈电路设RF=R/2⒉转换原理⒊输出§3T型电阻网络DAC⒈电路电子开关：d＝1→接“VR”;d=0→接“地”⒉转换原理①VR通过S0到A点的电压值等效电路：令S0接VRS1S2S3接地同理：所以，当d3d2d1d0＝0001时同理，当d3d2d1d0＝0010时当d3d2d1d0＝

5、0100时当d3d2d1d0＝1000时②d3d2d1d0为任意值时D点的电压值：输出：取Rf＝3R：①开关在电阻网络和VR之间。②当Si由地→VR时，需建立起相应的VD，影响工作速度。③各开关动作时间不同，输出可能产生尖脉冲。如：1000→0111的转换：可能为1000→0000→0100→0110→0111产生尖脉冲⒊特点⒈电路注：1、电子开关置于电阻网络和运放之间。di＝1电流入P点（虚地），di＝0电流入地（实地）。2、无论开关在左（实地）还是在右（虚地），电流不变，故无需电流建立时间。§4倒T型电阻网络DAC⒉转换

6、原理①节点A、B、C、D以右，等效电阻为2R。总等效电阻为R。②总电流⒉转换原理（续）③每过一个节点，电流被分流1/2。⒉转换原理（续）④流入P点总电流⑤输出电压常见DAC输出公式归纳权电阻网络T型电阻网络倒T型电阻网络取Rf＝3R：取Rf＝R：例1：设在T型电阻网络中，输入二进制的位数n＝6，参考电压VR=10V，当输入X＝110101时，求1。RF＝2R时，VO＝？2。RF＝3R时，VO＝？解：1。2。例2：设在T型电阻网络中，参考电压VR=6V，RF＝3R作输入，求1。d3～d0＝1111时，VO＝？2。d3～d0＝0

7、001时，VO＝？解：1。2。叫DAC的满刻度输出电压值，位数越多，Vomax越接近VR。叫DAC的最小输出电压值，位数越多，Vomin越接近0。§5权电流型D/A转换器为进一步提高D/A转换器的转换精度，可采用权电流型D/A转换器。恒电流电路VB-VBE电路如右图所示：则发射极的电压VB-VBE，所以只要保证VB与VEE稳定不变，则三极管的集电极电流即可保持恒定，不受开关内阻的影响。电流的大小近似为：采用具有电流负反馈的BJT恒流源电路的权电流D/A转换器：基准电流发行电路倒T形电阻网络由倒T形电阻网络分析可知，IE3=I

8、/2，IE2=I/4，IE1=I/8，IE0=I/16，于是可得输出电压为可推得n位倒T形权电流D/A转换器的输出电压：基准电流：§6开关树型DAC由电阻分压器和接成树状的开关网络组成。特点：电阻种类单一，而且在输出端基本不取电流的情况下，对开关的导通电阻要求不高。易于集成。§7权电容网络