数模与模数转换器讲课资料.ppt

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1、概述D/A转换器A/D转换器第九章数模与模数转换器DigitalAnalogConverterandAnalogDigitalConverter第九章数模与模数转换器教学要求1.掌握倒T形电阻网络D/A转换器(DAC)、集成D/A转换器7533的工作原理及相关计算。2.正确理解D/A转换器的两种输出方式。3.掌握并行比较、逐次比较、双积分A/D转换器(ADC)的工作原理及其特点。4.了解D/A转换器、A/D转换器的主要技术指标及典型应用。9·1D/A转换器（DAC）NB是n位二进制代码的输入数字量。为了将

2、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，即可得与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字—模拟转换。此即D/A转换器的基本思想。1.n位D/A转换器的示意图如下：9.1.1D/A转换器的基本原理D0D1•••vOD/A转换器Dn-2Dn-1NB(iO)2.对D/A的基本要求:输出模拟量与输入数字量值成正比。001010011100101110Dvo/V0654321D0D1D2D3D4D5vODAC3.4位D/A转换器的原理电路如图9.1.2所示：图9.1

3、.2锁存器D0D1D2D3数字量输入或者悬空电路由电子开关、权电阻网络、求和电路、基准电压、锁存器等组成。如Rf=R,由图得9图题7.1.54.n位D/A转换器的一般方框图如下：基准电压n位模拟开关解码网络求和电路数码寄存器n位数字量输入模拟量输出解码网络一般有倒T形电阻网络、T形电阻网络、权电流网络等；电子开关也有TTL型和CMOS型，据此不同的组合可有不同类型的D/A转换器。9.1.2倒T形电阻网络D/A转换器1.4位倒T形电阻网络D/A转换器的工作原理-+RfRRR2R2R2R2R2RI/8S0S

4、1S2S3D0(LSB)D1D2D3I/2I/4I/16I/2I/4I/8I/16v0+VREFi∑(MSB)I图9.1.4倒T形电阻网络D/A转换器Si由Di控制，Di＝0时，Si将电阻2R接地；Di＝1时，Si将电阻2R接（相应电流也送）运放“－”端。处于线性运用状态的运放，虚地使每条2R电阻支路的电流恒定，与开关状态无关。由图可得流入运放的总电流-+RfRRR2R2R2R2R2RI/8S0S1S2S3D0(LSB)D1D2D3I/2I/4I/16I/2I/4I/8I/16v0+VREFi∑(MSB

5、)I分析电路可知，从每个节点向左看，每个二端网络的等效电阻均为R。与开关相连的电阻2R上的电流从高位到低位按2的负整数幂递减。如图所示输出电压可见电路中输入的每一个二进制数NB,均能在其输出端得到与之成正比的模拟电压VO。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）、AD7533（10位）及AK7546（16位高精度）等。由上式可见，要提高D/A转换器的转换精度，电路参数的选择要注意以下几点：①基准电压要稳定，要求高时可选用带隙基准电压源。②倒T型电阻网络中R和2R电阻的

6、精度要高。③每个模拟开关的开关电压降要相等。以保证各支路的电流按2的整数倍递减。④运放的零点漂移要小。2.集成D/A转换器⒈AD7533D/A转换器AD7533D/A转换器是10位CMOS电流开关形D/A转换器，为电流输出型。使用时外加运放，反馈电阻可外加或用片内电阻。图9.1.5AD7533内部电路2R-+RF2RD9RR2R2RD7D8v0+VREFR10kΩ20kΩ10kΩIOUT1IOUT2R2R2R2RD0D1D2RRS0S9S1S2S7S8图9.1.5电路AD7533引脚图18234567I

7、OUT1GND169151413121110RFIOUT2D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0V+VREFT1~T3组成电平转移电路,使输入信号能与TTL电平兼容，即使TTL的高电平提高以适应CMOS的需要。Di=1时，T9导通，权电流经T9流入运放的反相端；Di=0时，T8导通，权电流经T8接地。图9.1.6CMOS模拟开关电路2RRRT1T2T3T4T5T6T7T8T9IOUT2IOUT1VDDDi2.电子开关电路之一T9驱动电路T8驱动电路9·1·3权电流型D/A转换器由于倒T电形阻网络D/A转

8、换器存在模拟开关电压降，会产生转换误差，权电流型D/A转换器可以提高转换精度。v0-+RfS0S1S2S3D0(LSB)D1D2D3-VREFi∑(MSB)I/2I/4I/8I/16图9.1.7权电流D/A转换器的原理电路用一组恒流源代替T型电阻网络1.4位权电流型D/A转换器上图电路中，当输入数字量的某一位代码Di=1时，开关Si接运放的反相输入端，相应的权电流流入求和电路；当Di=0时，开关Si接地分析该电路，可得出-