资源描述：
《电子技术及其应用（修订版）教学课件作者孙津平第9章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第９章 数/模和模/数转换器及其应用12９.１ 数/模转换器９.２ 模/数转换器返回９.１ 数/模转换器随着数字电子技术的迅速发展,尤其是计算机在自动控制、自动检测以及许多其他领域中的广泛应用,用数字电路处理模拟信号的情况也就更加普遍,这就涉及数字信号与模拟信号之间的相互转换.将数字信号转换为模拟信号的过程称为数/模转换,又称D/A(DigitaltoAnalog)转换,而实现D/A转换的电路称为D/A转换器,简称为DAC(DigitalＧAnalogConverter).下一页返回９.１ 数/模转换器９.１.１ 数/模转换器的结构数/模转换器的结构如图９.１所示
2、.从图９.１中可知,数/模转换器由数码寄存器、模拟电子开关、解码网络、求和电路及参考电压等部分组成.在进行数/模转换时,先将数字量存储在数码寄存器中,寄存器输出的数码驱动对应位置的模拟电子开关,使解码网络获得相应数位的权值,再送入到求和电路中,将各位的权值相加,从而得到与输入数字量对应的模拟量.９.１.２ 数/模转换器的分类实现数/模转换的电路有很多,常见的电路有权电阻网络DAC、T型电阻网络DAC、倒T型电阻网络DAC等.上一页下一页返回９.１ 数/模转换器１?权电阻网络DAC图９.２所示是四位权电阻网络DAC的原理图,它由权电阻网络、模拟电子开关和求和放大器组
3、成.权电阻网络中每一个电阻的阻值与其对应的位权成反比.S３、S２、S１和S０的状态分别受到输入代码D３、D２、D１和D０的取值控制,代码为１时开关接到参考电压UREF上,代码为０时开关接地.即当Di＝１时,有支路电流Ii流向求和放大器;Di＝０时支路电流为０.由于运算放大器的虚短作用,权电阻网络的负载电阻可视为０(虚地).根据反相加法器输入信号和输出信号的关系式可得:上一页下一页返回９.１ 数/模转换器由于“虚地”,U－≈０,因而各支路电流分别为将它们代入式(９-１),且取RF＝１/２R,则得到上一页下一页返回９.１ 数/模转换器利用式(９-２)可以很方便地确定D
4、/A转换器的输出电压.对于n位的权电阻网络D/A转换器,当反馈电阻取为１/２R时,输出电压的计算公式为式(９-３)表明,输出的模拟电压正比于输入的数字量,从而实现了从数字量到模拟量的转换.权电阻网络DAC结构简单,所用电阻元件数很少,但各电阻阻值相差较大.当输入信号的位数较多时,这个问题就更加突出.当输入信号为n位二进制数,权电阻网络中最小的电阻为R,最大的电阻为２n－１R时,两者相差n－１倍,大阻值的电阻除工作不稳定外,还不利于电路的集成.上一页下一页返回９.１ 数/模转换器２?T型电阻网络DAC四位T型电阻网络DAC的原理图如图９.３所示.电路由RＧ２R电阻网
5、络、模拟电子开关和求和放大电路组成,因为R和２R组成T型,故称为T型电阻网络DAC.图中电阻网络中只有R和２R两种电阻值,显然克服了权电阻网络DAC存在的缺点.３?倒T型电阻网络DAC为了避免动态过程中的尖峰脉冲的出现,并进一步提高转换速度,通常采取倒T型电阻网络DAC的电路来实现转换,如图９.４所示.上一页下一页返回９.１ 数/模转换器９.１.３ 数/模转换器的技术指标１?分辨率DAC的分辨率可以用最小输出电压Umin(对应的输入数字量仅最低位为１)与最大输出电压Umax(对应的输入数字量各有效位全为１)之比来表示式中,n表示输入数字量的位数.可见,n越大,分辨
6、率越小,分辨能力越高.上一页下一页返回９.１ 数/模转换器２?转换精度转换精度是指实际输出模拟电压值与理论输出模拟电压值之差.显然,这个差值越小,电路的转换精度越高.３?建立时间建立时间是指从输入数字信号开始到输出模拟电压或电流达到稳定值时所用的时间,建立时间决定转换速度.上一页下一页返回９.１ 数/模转换器９.１.４ 数/模转换器的应用及仿真１?集成芯片举例DAC０８３２是常用的集成DAC,采用CMOS工艺,双列直插式单片八位DAC,其管脚排列图如图９.５所示.DAC０８３２由八位输入寄存器、八位DAC寄存器和八位D/A转换器三大部分组成.采用的是倒T型RＧ２R
7、电阻网络,无运算放大器,电流输出,使用时须外接运算放大器.芯片中已经设置了RFB,只要将管脚９接到运算放大器输出端即可.但若运算放大器增益不够,还须外接反馈电阻.上一页下一页返回９.１ 数/模转换器２?应用按图９.６接线.先将输入端置０,并调节运算放大器的调零电位器,使输出电压uo为０,即完成调零.然后,从输入端最低位起,逐位置１,测量输出模拟电压uo,并完成表９.１.３?仿真图９.７(a)为八位DAC的仿真电路,字发生器(XWG１)被设置为十六进制加法计数器,对内部时钟的上升沿计数,其输出从００００依次变化到１１１１.计数器的输出又被作为一个八位DAC的输入,D
8、AC的输出
