第七章 数模与模数转换电路ppt课件.ppt

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1、第七章数模与模数转换电路在现代控制、通信及检测领域中，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术，而系统的实际处理对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等）。因而，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路——模数转换电路和数模转换电路。在本章中，将介绍几种常用A/D与D/A转换器的电路结构、工作原理及其应用。7.1数模（D/A）转换器能将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称A/D转换器）；而将能把数字信号转换成模拟信号的电路称为数模转换器（简称D/A转换器）一．D/A转换器的基本原理数字量是用代码按数位组合起来表示的，对于有权码，每位

2、代码都有一定的权。为了将数字量转换成模拟量，必须将每1位的代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字—模拟转换。这就是构成D/A转换器的基本思路。右图为D/A转换器的输入、输出关系框图，D0～Dn-1是输入的n位二进制数，vo是与输入二进制数成比例的输出电压。输入为3位二进制数时D/A转换器的转换特性如图，它具体而形象地反映了D/A转换器的基本功能。二．权电阻网络D/A转换器1、权电阻网络D/A转换器电路权电阻网络D/A转换器电路如下图所示，它由理想运算放大器、电阻网络、电子模拟开关等组成。当di=1

3、时（i=0,1,2,3），电子模拟开关接VREF，当di=0时，电子模拟开关接地。2、权电阻D/A转换原理当取反馈电阻时，对n位D/A转换器，仍取反馈电阻（Dn为n位数字量）因此，输出电压与输入数字量成正比关系，满足D/A转换要求。3、电压变化范围及特点电压变化范围为：特点：该电路结构简单，但各电阻阻值差别大，转换二进制位数多时，电阻种类过多，转换精度受电阻分散性影响较大。4、双级权电阻网络D/A转换器三．倒T形电阻网络D/A转换器在集成D/A转换器中，使用最多的是倒T形电阻网络D/A转换器。1、倒T形电阻网络D/A电路四位倒T形电阻网络D/A转换器的原理图如图。

4、于是可得总电流：输出电压：n位倒T形电阻网络D/A转换器输出模拟量：或：vO=-KDn要使D/A转换器具有较高的精度，对电路中的参数有以下要求：（1）基准电压稳定性好；（2）倒T形电阻网络中R和2R电阻的比值精度要高；（3）每个模拟开关的开关电压降要相等。为实现电流从高位到低位按2的整倍数递减，模拟开关的导通电阻也相应地按2的整倍数递增。倒T形电阻网络D/A转换器是目前广泛使用的D/A转换器中速度较快的一种。常用的CMOS开关倒T形电阻网络D/A转换器的集成电路有AD7520（10位）、DAC1210（12位）和AK7546（16位高精度）等。四．权电流型D/A转

5、换器倒T形电阻网络D/A转换器具有较高的转换速度，但转换精度仍需要提高，可采用权电流型D/A转换器。1、原理电路采用了恒流源电路之后，各支路权电流的大小均不受开关导通电阻和压降的影响，这就降低了对开关电路的要求，提高了转换精度。2．采用具有电流负反馈的BJT恒流源电路的权电流D/A转换器该电路特点为，基准电流仅与基准电压VREF和电阻R1有关，而与BJT、R、2R电阻无关。这样，电路降低了对BJT参数及R、2R取值的要求，对于集成化十分有利。由于在这种权电流D/A转换器中采用了高速电子开关，电路还具有较高的转换速度。采用这种权电流型D/A转换电路生产的单片集成D/

6、A转换器有AD1408、DAC0806、DAC0808等。这些器件都采用双极型工艺制作，工作速度较高。五．权电流型D/A转换器应用举例1、D/A转换器DAC0808的电路结构框图d0～d7是8位数字量输入端IO是求和电流的输出端。VREF+和VREF—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供外接补偿电容之用。VCC和VEE为正负电源输入端。2、DAC0808D/A转换器的典型应用用DAC0808构成的D/A转换器时需要外接运算放大器和产生基准电流用的电阻R1，如图。在VREF=10V、R1=5kΩ、Rf=5kΩ的情况下，输出电压为：输出模

7、拟电压的变化范围为0～9.96V。六．D/A转换器的主要技术指标1．分辨率分辨率是指D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。输入数字量位数越多，输出电压可分离的等级越多，即分辨率越高。在实际应用中，往往用输入数字量的位数表示D/A转换器的分辨率。2．转换精度D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差。3．输出电压（或电流）的建立时间（转换速度）4．温度系数7.2A/D转换器一．A/D转换的基本原理A/D转换，就是用数字量来表示模拟量。在A/D转换器中，因为输入的模拟信号在时间上是连续量，而输出的数字信号是离散量，所以进行转换

8、时必须在一