单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第 十六 讲,1,第 十六 讲1,第9章,D/A转换器和A/D转换器,内容提要及重点,（,1,）,D/A,转换器,DAC,的工作原理，性能指标，集成,DAC,及其应用。,（,2,）,A/D,转换器,DAC,的工作原理，性能指标，集成,ADC,及其应用。,重点,D/A,、,A/D,转换器工作原理，集成,D/A,、,A/D,转换器的应用。,2,第9章 D/A转换器和A/D转换器内容提要及重点（1）D,9.1 概述,主要内容,D/A,、,A/D,转换器的概念,D/A,、,A/D,转换器的实际举例,3,9.1 概述主要内容 D/A、A/D转换器的概念3,1D/A、A/D转换器的概念,能将模拟量转换为数字量的电路称为,模数转换器,，简称,A/D,转换器,或,ADC,；能将数字量转换为模拟量的电路称为,数模转换器,，简称,D/A,转换器,或,DAC,。,如图为一个锅炉加热信号采集和控制系统,2D/A、A/D转换器的实际举例,4,1D/A、A/D转换器的概念 能将模拟量转换为数字量,9.2 D/A转换器,主要内容,D/A,转换器的电路结构框图,二进制权电阻网络,D/A,转换器,倒,T,型电阻网络,D/A,转换器,D/A,转换器的模拟输出与数字输入之间的关系,D/A,转换器的,3,个主要技术参数,集成,DAC0832,及其应用,5,9.2 D/A转换器主要内容D/A转换器的电路结构框,9.2.1 D/A转换器的电路结构,基本原理：将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。,转换特性：,D/A,转换器的转换特性，是指其输出模拟量和输入数字量之间的转换关系。,理想的,D/A,转换器的转换特性，应是输出模拟量与输入数字量成正比。,1.D/A转换器的基本原理和转换特性,6,9.2.1 D/A转换器的电路结构 基本原理：将,n,位,D/A,转换器的电路结构框图如图所示。,D/A,转换器由数码寄存器、模拟电子开关、解码网络、求和电路及基准电压几部分组成。数字量以串行或并行方式输入并存储于数码寄存器中，寄存器输出的每位数码驱动对应的数位上的电子开关将在电阻解码网络中获得的相应数位权值送入求和电路。求和电路将各位权值相加便得到与数字量对应的模拟量。,2D/A转换器的电路结构框图,7,n位D/A转换器的电路结构框图如图所示。,9.2.2 二进制权电阻网络D/A转换器,二进制权电阻网络,D/A,转换器如图所示。,1电路结构,8,9.2.2 二进制权电阻网络D/A转换器二进制权电阻网络D,不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字信号是,1,还是,0,，各支路的电流是不变的。,2权电阻网络D/A转换电路的工作原理,9,不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接,例,9-1 4,位二进制权电阻网络,DAC,如图,9-5,所示，设基准电压,U,REF,=-8V,，,R,F,=R/2,，试求输入二进制数,D3D2D1D0=1001,时的输出电压值。,解：将,D3D2D1D0=1001,代入得,10,例9-1 4位二进制权电阻网络DAC如图9-5所示，设基,9.2.3 倒T型电阻网络D/A转换器,R2R倒T形电阻网络D/A转换器电路,11,9.2.3 倒T型电阻网络D/A转换器R2R倒T形电阻网,9.2.3 倒T型电阻网络D/A转换器（续）,R2R倒T形电阻网络的特点,R,2R,倒,T,形电阻网络的特点为：,分别从虚线,A,、,B,、,C,、,D,处向右看的二端网络等效电阻都是,R,。,不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字信号是,1,还是,0,，各支路的电流不变。,12,9.2.3 倒T型电阻网络D/A转换器（续）R2R倒T,输出电压表达式,从参考电压端输入的电流为,求和运算放大器的输出电压为,13,输出电压表达式从参考电压端输入的电流为 求和运算放大器的输出,例,9-3,4,位,R,2R,倒,T,形电阻网络,DAC,如图,9-7,所示，设基准电压,VREF=-8V,，,RF=R,，试求其最大输出电压值。,解：将,D3D2D1D0=1111,代入,14,例9-3 4位R2R倒T形电阻网络DAC如图9-7所示，,9.2.4 权电流D/A转换器*,D,i,=1,时，开关,S,i,接运放的反相端,;,D,i,=0,时，开关,S,i,接地,。,4,位权电流,D/A,转换器,15,9.2.4 权电流D/A转换器*Di=1时，开关Si接,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。,16,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,实际的权电流,D/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,+,+,-,17,实际的权电流D/A转换器电路电压恒定各BJT的 发射结电压相,9.2.5 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,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,模拟量,数字量,MSB LSB,18,9.2.5 D/A转换器的输出方式8位D/A转换器在单极性,双极性输出*,1),实现方法,首先将带符号的二进制数原码转换为,2,的补码,N,B,，再变成偏移二进制码。经,DAC,，最后转换成与原码对应的模拟电压。,19,双极性输出*1)实现方法19,例如：,N,B,0,时，,0,。,N,B,（,1,）,补,，,N,偏,127,，,20,例如：NB0时，0。,9.2.6 D/A转换器的主要技术参数,1分辨率,分辨率用,输入二进制数的有效位数,表示。在分辨率为,n,位的,D/A,转换器中，输出电压能区分,2,n,个不同的输入二进制代码状态，能给出,2,n,个不同等级的输出模拟电压。,分辨率也可以,用,D/A,转换器的最小输出电压,V,LSB,（输入数字只有最低位为,1,）与最大输出电压,V,FSR,（输入数字全为,1,）的比值来表示,21,9.2.6 D/A转换器的主要技术参数 1分辨率 分辨,2转换误差,3转换时间（输出建立时间）,从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值时所需要的时间，称为转换时间（或输出建立时间）。,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。通常要求,D/A,转换器的误差小于,U,LSB,/2,。,D/A,转换器的分辨率和转换误差共同决定转换精度。,22,2转换误差 3转换时间（输出建立时间）从输入数字信,9.2.7 集成D/A转换器及应用举例,DAC0832,的逻辑符号和引脚图如图所示。,23,9.2.7 集成D/A转换器及应用举例DAC0832的逻辑,DAC0832,典型应用基本电路,P242,图,9-9,24,DAC0832典型应用基本电路 P242 图9-924,9.2.7 集成D/A转换器的应用（续*）,(1),数字式可编程增益控制电路,D,2,D,7,u,O,D,0,D,1,2R,2R,2R,2R,R,R,R,D,8,D,9,R,R,R,u,I,2R,2R,2R,-,+,R,F,I,OUT1,I,OUT,2,V,REF,25,9.2.7 集成D/A转换器的应用（续*）(1)数字式,D,2,D,7,u,O,D,0,D,1,2R,2R,2R,2R,R,R,R,D,8,D,9,R,R,R,u,I,2R,2R,2R,-,+,R,F,I,OUT1,I,OUT,2,V,REF,u,O,-,+,R,u,I,OUT2,I,I,OUT1,倒,T,形电阻网络,O,V,I,A,u,u,=,I,out1,I,0,+,I,1,+,I,2,+,I,9,根据虚断有,:,26,D2 D7 uOD0 D1 2R 2R 2R 2R R,