数模转换和模数转换.ppt

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1、在目前常见的D/A转换器中，有权电阻网络D/A转换器，倒梯形电阻网络D/A转换器等。A/D转换器的类型也有多种，可以分为直接A/D转换器和间接A/D转换器两大类。在直接A/D转换器中，输入的模拟信号直接被转换成相应的数字信号；而在间接A/D转换器中，输入的模拟信号先被转换成某种中间变量（如时间、频率等），然后再将中间变量转换为最后的数字量。10.2D/A转换器（DAC）10.2.1D/A转换器的基本工作原理D/A转换器是将输入的二进制数字信号转换成模拟信号，以电压或电流的形式输出。因此，D/A转换器可以看作是一个译码器。一般常用的线性D/A转换

2、器，其输出模拟电压U和输入数字量D之间成正比关系，即U=KD，式中K为常数。D/A转换器的一般结构如图10-1所示，图中数据锁存器用来暂时存放输入的数字信号。n位寄存器的并行输出分别控制n个模拟开关的工作状态。通过模拟开关，将参考电压按权关系加到电阻解码网络。图10-1DAC方框图10.2.2D/A转换器的主要电路形式1.权电阻网络D/A转换器图10-2权电阻DAC开关Si的位置受数据锁存器输出的数码Di控制，当Di=1时，Si将电阻网络中相应的电阻Ri和基准电压UR接通；当Di=0时，Si将电阻Ri接地。权电阻网络由n个电阻（20R~2n-

3、1R）组成，电阻值的选择应使流过各电阻支路的电流Ii和对应Di位的权值成正比。例如，数码最高位Dn-1，其权值为2n-1，驱动开关Sn-1，连接的电阻Rn-1=2n-1-(n-1)=20R；最低位D0，驱动开关S0，连接的权电阻为R0=2n-1-(0)R=2n-1R。因此，对于任意位Di，其权值为2i，驱动开关Si，连接的权电阻值为Ri=2n-1-iR，即位权（i）越大,对应的权电阻值就越小。集成运算放大器，作为求和权电阻网络的缓冲，主要是减少输出模拟信号负载变化的影响，并将电流转换为电压输出。当Di=1时，Si将相应的权电阻Ri=2n-1-i

4、R与基准电压UR接通，此时，由于运算放大器负输入端为虚地，该支路产生的电流为当Di=0时，由于Si接地，Ii=0。因此，对于Di位所产生的电流应表示为运算放大器总的输入电流为运算放大器的输出电压为若Rf=1/2R，代入上式后则得从上式可见，输出模拟电压U的大小与输入二进制数的大小成正比，实现了数字量到模拟量的转换。当D=Dn-1…D0=0时，U=0。当D=Dn-1…D0=11…1时，最大输出电压因而U的变化范围是2.倒T型电阻网络D/A转换器图10-3R-2R倒T型DAC从图10-3中可以看出，由UR向里看的等效电阻为R，数码无论是0还是1，

5、开关Si都相当于接地。因此，由UR流出的总电流为I=UR/R，而流入2R支路的电流是依2的倍速递减，流入运算放大器的电流为运算放大器的输出电压为若Rf=R，并将I=UR/R代入上式，则有可见，输出模拟电压正比于数字量的输入。10.2.3D/A转换器的主要技术指标1.分辨率分辨率是指输入数字量最低有效位为1时，对应输出可分辨的电压变化量ΔU与最大输出电压Um之比，即分辨率分辨率越高，转换时对输入量的微小变化的反应越灵敏。而分辨率与输入数字量的位数有关，n越大，分辨率越高。2.转换精度转换精度是实际输出值与理论计算值之差，这种差值，由转换过程各

6、种误差引起,主要指静态误差，它包括：①非线性误差。它是电子开关导通的电压降和电阻网络电阻值偏差产生的，常用满刻度的百分数来表示。②比例系数误差。它是参考电压UR的偏离而引起的误差，因UR是比例系数，故称之为比例系数误差。当ΔUR一定时，比例系数误差如图10-4中的虚线所示。图10-4比率系数误差③漂移误差。它是由运算放大器零点漂移产生的误差。当输入数字量为0时，由于运算放大器的零点漂移，输出模拟电压并不为0。这使输出电压特性与理想电压特性产生一个相对位移，如图10-5中的虚线所示。图10-5漂移误差3.建立时间从数字信号输入DAC起，到输出

7、电流（或电压）达到稳态值所需的时间为建立时间。建立时间的大小决定了转换速度。目前10~12位单片集成D/A转换器（不包括运算放大器）的建立时间可以在1微秒以内。10.2.4八位集成DAC0832图10-6集成DAC0832框图与引脚图它由一个八位输入寄存器、一个八位DAC寄存器和一个八位D/A转换器三大部分组成，D/A转换器采用了倒T型R-2R电阻网络。由于DAC0832有两个可以分别控制的数据寄存器，所以，在使用时有较大的灵活性，可根据需要接成不同的工作方式。DAC0832中无运算放大器，且是电流输出，使用时须外接运算放大器。芯片中已设置了

8、Rfb，只要将9脚接到运算放大器的输出端即可。若运算放大器增益不够，还须外加反馈电阻。器件上各引脚的名称和功能如下：ILE：输入锁存