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1、数电课件模数与数模转换器数电课件模数与数模转换器第1页，本讲稿共20页A/D 转换器 D/A 转换器 模拟 控制器 工业生产过程控制对象 模 拟 传感器 ADC和和DAC已成为计算机系统中不可缺少的接口电路。已成为计算机系统中不可缺少的接口电路。将温度、压力、流量、应力等物理量转换为模拟电量。计算机进行数字处理（如计算、滤波）、保存等用模拟量作为控制信号数字控制 计算机概述概述第2页，本讲稿共20页将数字量转换为与之成正比模拟量将数字量转换为与之成正比模拟量 。n位数字量1.概述DAC9.1 D/A转换器模拟量1 1、数、数 /模转换器模转换器:A=K D O=K NB 第3页，本讲稿共20页
2、 实现实现D/A转换的原理电路转换的原理电路，,第4页，本讲稿共20页9.1.2 倒T形电阻网络D/A转换器Di=0,Si则将电阻则将电阻2R接地接地Di=1,Si接运算放大器反相端，电流接运算放大器反相端，电流Ii流入求和电路流入求和电路 电阻网络模拟电子开关求和运算放大器输出模拟电压输入4位二进制数根据运放线性运用时虚地的概念可知，无论模拟开关根据运放线性运用时虚地的概念可知，无论模拟开关Si处于处于何种位置，与何种位置，与Si相连的相连的2R电阻将接电阻将接“地地”或虚地或虚地。1、4位倒T形电阻网络D/A转换器基准电压 电阻网络电阻网络 模拟电子开关模拟电子开关 求和运算放大器求和运算
3、放大器第5页，本讲稿共20页流入运放的总电流：流入运放的总电流：i I0+I1+I2+I3输出模拟电压：输出模拟电压：第6页，本讲稿共20页4 4 位倒位倒T T形电阻形电阻网络网络DAC的输出模拟电压：的输出模拟电压：n 位倒位倒T T形电阻网络形电阻网络DAC有：有：令：令：则则 O=K NB 在电路中输入的每一个在电路中输入的每一个二进制数二进制数NB，均能得到与之成正比的模拟电，均能得到与之成正比的模拟电压输出。压输出。第7页，本讲稿共20页AD7533D/A转换器转换器使用使用:1):1)要外接运放，要外接运放，2)2)运放的反馈电阻可使用内部电阻运放的反馈电阻可使用内部电阻，也可采
4、用外接电阻也可采用外接电阻）2.集成D/A转换器10位位CMOS电流开关型电流开关型D/A转换器转换器 第8页，本讲稿共20页关于关于D/A转换器精度的讨论转换器精度的讨论(1)基准电压稳定性好；基准电压稳定性好；(2)倒倒T形电阻网络中形电阻网络中R和和2R电阻比值的精度要高；电阻比值的精度要高；(3)为实现电流从高位到低位按为实现电流从高位到低位按2的整数倍递减，模拟开关的整数倍递减，模拟开关的导通电阻也相应地按的导通电阻也相应地按2的整数倍递增。的整数倍递增。为进一步提高为进一步提高D/A转换器的精度，可采用权电流型转换器的精度，可采用权电流型D/A转换器。转换器。为提高为提高D/A转换
5、器的精度，对电路参数的要求：转换器的精度，对电路参数的要求：(3)每个模拟开关的开关电压降要相等每个模拟开关的开关电压降要相等第9页，本讲稿共20页Di=1时，开关时，开关S Si i接运放的反相端接运放的反相端;Di=0时，开关时，开关S Si i接地接地。9.1.3 权电流D/A转换器1.4位权电流D/A转换器第10页，本讲稿共20页在恒流源电路中，各支路权电流的大小均不受开关导通电阻和压降的影响，在恒流源电路中，各支路权电流的大小均不受开关导通电阻和压降的影响，这样降低了对开关电路的要求，提高了转换精度。这样降低了对开关电路的要求，提高了转换精度。第11页，本讲稿共20页实际的权电流D/
6、A转换器电路电压恒定各BJT的 发射结电压相等基准电流产生电路+-第12页，本讲稿共20页9.1.4 D/A转换器的输出方式8位D/A转换器在单极性输出时的输入/输出关系000000001000000011111110000000011000000111111111模拟量 数字量MSB LSB第13页，本讲稿共20页常用双极性编码十进制数2的补码偏移二进制码模拟量D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D00/VLSB1270111111111111111127126011111101111111012610000000110000001100000000010000000
7、0-11111111101111111-1-1271000000100000001-127-1281000000000000000-128 *表中VLSB=VREF/256第14页，本讲稿共20页 第15页，本讲稿共20页9.1.5 D/A转换器的主要技术指标分辨率：其定义为分辨率：其定义为D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。n位位DAC最多有最多有2n个模拟输出电压。位数越多个模拟输出电压。位数越多D/A转换器的分辨率越高。转换器的分辨率越高。分辨率也可以用能分辨的最小输出电压与最大输出电压之比给出。n位D/A转换器的分辨率可表示为1、分辨率、分
8、辨率第16页，本讲稿共20页2、转换精度：、转换精度：o转换精度是指对给定的数字量，转换精度是指对给定的数字量，D/A转换器实际值与理论值之转换器实际值与理论值之间的最大偏差。间的最大偏差。o产生原因：由于产生原因：由于D/A转换器转换器中各元件参数值存在误差，中各元件参数值存在误差，如基准电压不够稳定或运算放大器的零漂等各种因素如基准电压不够稳定或运算放大器的零漂等各种因素的影响。的影响。o几种转换误差：有如比例系数误差、失调误差和非线性误差几种转换误差：有如比例系数误差、失调误差和非线性误差等等第17页，本讲稿共20页9.1.6 集成D/A转换器的应用(1)数字式可编程增益控制电路数字式可
9、编程增益控制电路 D2 D7 O D0 D1 2R 2R 2R 2R R R R D8 D9 R R R I 2R 2R 2R-+RF IOUT1 IOUT 2 VREF 第18页，本讲稿共20页 D2 D7 OD0 D1 2R 2R 2R 2R R R R D8 D9 R R R I2R 2R 2R-+RF IOUT1 IOUT 2 VREF O-+R IOUT2I IOUT1 倒T形电阻网络OVIA=Iout1out1 I0 0+I1 1+I2 2+I9 9根据虚断有根据虚断有:第19页，本讲稿共20页(2)脉冲波产生电路74163具同步清零功能具同步清零功能74163和与非门构成十进制计数器：和与非门构成十进制计数器：00001001第20页，本讲稿共20页