电子技术基础数字部分9.pptx

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1、第9章数模与模数转换器1考试时间5303教室1月5日15：00--17：002常用名词ADC=AnalogtoDigitalConvert模数转换DAC=DigitaltoAnalogConvert数模转换MSB=MostSignificantBit最高有效位LSB=LeastSignificantBit最低有效位3对于有权码，先将每位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。D/A转换器的基本原理4N位数字输入模拟量输出输入寄存器N位模拟开关解码网络求和电路基准电压数字-模拟转换器原理方框图按

2、结构分类：权电阻网络型、倒T形电阻网络型、权电流型、权电容网络型、开关树型……按工艺分类：CMOS开关型、双极性开关型（电流开关型、ECL电流开关型）5权电阻网络DACN位权电阻网络D/A转换器：缺点：电阻种类太多6所以，无论Si处于何种位置，与Si相连的2R电阻均接“地”（地或虚地）图中S0～S3为模拟开关，由输入数码Di控制当Di=1时，Si接运算放大器反相输入端（虚地），电流Ii流入求和电路当Di=0时，Si将电阻2R接地电路组成：n位模拟开关R-2R电阻网络运放求和电路基准电压VREF流经电阻2R的电流与开关位置无关，只取决于电阻2R在电阻网络

3、中的位置从每个节点向左看，等效电阻均为R；流过每个2R电阻的电流按2的正倍数递减倒T形电阻网络D/A变换器DDDD(LSB)(MSB)SSSS00112233R+Avoi¦²f1682R2R+V2RRI4R4IREFI8II2R2RIRIII16227基准电流I=VREF/R，输出电压：将输入数字量扩展到n位，则有：可简写为：VO=－KNB其中：输出电压与输入数值的关系倒T形电阻网络D/A变换器8倒T形电阻网络D/A变换器的特点获得高精度性能比较困难,影响精度的因素：基准电压R-2R电阻网络的比值一致性每个模拟开关的开关压降要相等，且导通电阻也相应按2的整数倍递减9C

4、MOS模拟开关电路10为进一步提高D/A变换器的转换精度，可采用权电流型D/A变换器权电流型D/A变换器原理图电路组成：由一组恒流源替代R-2R电阻网络各支路权电流的大小不受开关导通电阻和压降的影响，降低了对开关的要求，提高了变换精度输出电压与输入数值的关系权电流型D/A变换器11DDDD(LSB)(MSB)SSSS33221100R+AvoiΣf+A1216II216II4I8IIIIIIIREFE3E2E1E0ECBBV2R2RR2RR2RRR2REE偏置偏置电流I=IREF=REFVR1TTTTTTr3210c1RREFVVR+VR—恒流源电路：多发射级晶体管，各

5、发射极电流密度相同，使各VBE相同。各恒流源权电流精确。基准电流：负反馈虚地实际的权电流D/A转换器电路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12由倒T形电阻网络分析可知：IE3=I/2，IE2=I/4，IE1=I/8，IE0=I/16，于是可得输出电压为：基准电流：实际的权电流D/A转换器电路输出电压与输入数值的关系13D/A转换器的单极性电压输出反相输出vO=-i∑Rf同相输出vO=i∑R(1+R2/R1)14补码、偏移码的D/A转换器输出15双极性输出D/A转换器16D/A转换器的主要技术指标1分辨率：输入数字量的位数，或能分辨最小输出电压与最大

6、输出电压之比2转换精度：比例系数误差、失调误差、非线性误差3转换速度：建立时间、转换速率4温度系数：商业级、工业级、军品级、航天级等17比例系数误差和失调误差实际转换特性曲线的斜率与理想特性曲线斜率的偏差原因：如VREF的偏差等放大器的零点漂移引起大小与输入数字量无关，特性曲线平移18非线性误差无变化规律一般用满刻度范围内偏离理想特性的最大值表示来源：模拟开关不同的导通电压和导通电阻每一开关不同状态的压降和电阻不同各支路电阻误差不同……19ADC模数变换20模拟信号与数字信号模拟信号：在规定的连续时间范围内，信号的幅值可以取连续范围内的任意数值数字信号：对模拟信号在时间

7、和幅度上都进行量化后取得的信号，是以某种时间间隔依次出现的数字序列模拟/数字变换：习惯上将从时间轴的量化称为时间取样，将从幅度轴量化称为幅度量化完成从模拟信号到数字信号转换的电路称为模拟─数字变换（Analog—DigitalConversion,简称：ADC），所以，仅从原理上讲，它包括取样器和量化器两个部分。取样器量化器Vi(t)V*(t)Vo模拟/数字变换概念Vi(t)：输入模拟信号V*i(t)：取样信号VO：输出数字信号tf(t)fg(f)tf(t)时域：时间-幅度频域：频率-幅度21理想取样：理想取样器原理示意图设一个模拟开