电子技术及其应用教学课件作者孙津平电子技术及其应用第九章.ppt

《电子技术及其应用教学课件作者孙津平电子技术及其应用第九章.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9.1数/模转换器9.2模/数转换器返回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。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。下一页返回9.1数/模转换器9.1.2数/9.1模转换器的分类实现数/模转换的电路有很多，常见的电

2、路有权电阻网络DAC、T型电阻网络DAC、倒T型电阻网络DAC等。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。2.T型电阻网络DAC下一页返回上一页9.1数/模转换器四位T型电阻网络DAC的原理图如图9.3所示。

3、电路由R-2R电阻网络、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。在图9.3中，D3、D2、D1、D0是输入数字量，UREF为参考电压，S0～S3为电子模拟开关。当D3=1时，S3接到UREF；当D3=0时，S3接地。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。由图9.4可知，倒T型电阻网络DAC主要由电子模拟开关S0～S

4、3、R-2R倒T型电阻网络、参考电压UREF和求和放大器等组成。模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地），不论输入的数字信号是1还是0，各支路的电流是不变的。下一页返回上一页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分辨率=Umin/Umax=1/(2n－1)式中，n表示输入数字量的位数。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。3.建立时间建立时

5、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。下一页返回上一页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R-2R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

6、。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，使下一页返回上一页9.1数/模转换器输出电压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，对內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，DAC的输出由虚拟示波器XSC1测量并显示，如图9.7（b）所示。返回上一页9.2模/数转换器9.2.1模/数转换的原理在模/数转换过

7、程中，因为输入的模拟信号在时间上是连续的，而输出的数字信号是离散的，所以转换只能在一系列选定的瞬间对输入的模拟信号进行取样，然后再将这些取样值转换成输出的数字量。模/数转换一般要经过“取样”“保持”“量化”和“编码”几个步骤，如图9.8所示。1.取样和保持取样（也称采样）是将时间上连续变化的模拟信号转换为时间上离散的模拟信号，其过程如图9.9所示，图中，ui为输入的模拟信号，CP为取样信号，uo为取样后的输出信号。实际的取样-保持过程是可以用一个电路连续完成的。图9.10（a）就下一页返回9.2模/数转换器是一个常见的取样-保持电路，

8、它由取样开关、保持电容和缓冲放大器组成。输出电压uo（t）波形如图9.10（b）所示。2.量化和编码输入的模拟信号经取样保持后，得到的是阶梯形模拟信号。阶梯幅度的变化也将会