第19讲数-模和模-数转换器ppt课件.ppt

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1、第19讲数—模和模—数转换器19-1D/A转换器19-2A/D转换器随着数字电子技术的迅猛发展，特别是计算机在自动控制、自动检测、电子信息处理及许多其他领域的广泛应用，用数字电路来处理模拟信号的方式更加普遍。完成D/A转换的电路称为D/A转换器（DigitaltoAnalogConverter简称DAC）。完成A/D转换的电路称为A/D转换器（AnalogtoDigitalConverter简称ADC）。概述数模转换即将数字量转换为模拟电量(电压或电流)，使输出的模拟电量与输入的数字量成正比。模数转换即将

2、模拟电量转换为数字量，使输出的数字量与输入的模拟电量成正比。●典型应用系统之一——多路数据采集系统●典型应用系统之二——声音的存储与回放系统一、D/A转换器的基本概念数字信号模拟信号将数字信号转化成与其成正比的模拟信号。19-1D/A转换器19.1.1D/A转换器的基本原理以三位DAC为例，设K=1，可得出vO和Dn的关系D2D1D0vO0000V0011V0102V0113V1004V1015V1106V1117V组成：D/A转换器由数码寄存器、模拟电子开关电路、解码网络、求和电路、基准电压几部分构成。

3、原理：对数字量的每位二进制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D/A转换。数码寄存器模拟开关译码网络求和放大器Du基准电压UREFDAC方框图电阻网络模拟电子开关求和放大器参考电压19.1.2权电阻网络D/A转换器集成运放通过RF接入负反馈，有虚短，V-≈V+=0取RF=R/2n位权电阻网络D/A转换器，当反馈电阻取为R/2时，输出电压的计算公式：输出电压的变化范围:优点：结构简单，所用的电阻元件数很少。缺点：各电阻的阻值相差较大，不能保证有

4、很高的精度。RF19.1.3倒T形电阻网络D/A转换器电阻网络模拟电子开关图中S0～S3为模拟开关，由输入数码Di控制，①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；②当Di=0时，Si将电阻2R接地。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），因此流经2R电阻的电流与开关位置无关，为确定值。工作原理等效电路：可算出，基准电流I=VREF/R输出电压：则流过各开关支路（从右到左）的电流分别为I/2、I/4、I/8、I/16。于是得总电流：取RF=R则

5、：n位输入的倒T形电阻网络D/A转换器，当反馈电阻取为R时，输出电压的计算公式：优点：（1）只有R和2R两种阻值的电阻，可达到较高的精度；（2）各支路电流恒定不变，在开关状态变化时，不需电流建立时间，所以电路转换速度高，使用广泛。常见DAC输出公式归纳权电阻网络倒T型电阻网络取Rf＝R：集成D/A转换器CB7520为10位DACCB7520运算放大器的反馈电阻可使用CB7520内设的R如上图所示（16脚与1脚相连），也可另选反馈电阻接到IOUT1与VO之间。CB7520引脚排列图CB7520需外接运放需外

6、接基准电压源D/A转换器应用举例设集成D/A转换器CB7520按图联接，且VREF=-10V，求输出与输入的关系。解：CB7520D/A转换器输出与输入的关系19.1.5具有双极性输出的D/A转换器接一偏置电流符号位求反若选VB=VREF和RB=2R，则:当UREF=－8v时，有补码输入对应的十进制数要求的输出电压d2d1d0011010001000111110101100+3+2+10-1-2-3-4+3v+2v+1v0-1v-2v-3v-4v则可得左表（1）分辨率：D/A转换器模拟输出电压可能被分离的

7、等级数。在实际应用中，常用数字量的位数表示D/A转换器的分辨率。即分辨率为2n。在分辨率为n位的D/A转换器中，可以区分的模拟输出的最小非零电压值

8、VREF／2n

9、，能给出2n个不同等级的输出模拟电压。（2）转换误差D/A转换器的转换误差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。19.1.6D/A转换器的主要参数通常用分辨率和转换误差来描述。一、D/A转换器的转换精度一般不包含运放的DAC建立时间可达0.1μs，包含了运放的建立时间可以达到1.5μs。二、D/A转换器的转换速度当输入的数字

10、量发生变化时，输出的模拟量并不能立即达到所对应的量值，而需要一段时间。用建立时间（tset）和转换速率（SR）来描述转换速度。例1、已知4位倒T型DAC，输入数字量为1101，UREF=-8V，Rf=R，则输出模拟量UO=?解：解：计数器状态为0000时，模拟输出为0；当状态为0001时，D/A输入数字量为0001000000，输出为：编码＋1递增，所以模拟电平输出也按0.625V递增。例2、位D/A转换器，VREF=-10V