西电第16章电工电子学模拟信号与数字信号的转换

1、116.1D/A转换器 16.1.1 R-2R型D/A转换器的电路结构 16.1.2 R-2R型D/A转换器的工作原理 16.1.3 D/A转换器的主要技术指标 16.2A/D转换器 16.2.1 n位逐次比较型A/D转换器的 电路结构 16.2.2 n位逐次比较型A/D转换器的 工作原理 16.2.3 A/D转换器的主要技术指标 16.3小结2下一页上一页 数字量 与数字量等值 的十进制数成 正比的模拟量 D/A D/A 转换器的组成：(1) 数码寄存器(2) 模拟电子开关电路(3) 解码网络(4) 求和电路(5) 基准电压3下一页上一页16.1.1 R-2R型型D/A转换器的电路结构转换器

2、的电路结构 D4 D3 D2 D1UREF 3R 82R 2R 2R 2R 2R 2R4 3 2 1 S4 S3 S2 S1 UoR R R 原理图 电子双 向开关 Di = 0 时，Si 接地；Di = 1 时，Si 接UREF 。 4 4下一页上一页 S4S1是模拟开关。模拟开关的导通压降要尽可能小且 相等。模拟开关的状态受输入数字D4D1的控制，若某位数字为1，则开关合向1侧；反之，则合向0侧。 对模拟开关S3S0，当开关合向1侧时，其所在支路的电流流向运算放大器的反相输入端；当开关合向0侧时，其所在支路的电流流向运算放大器的同相输入端。I01是数字量为1对应的几个支路电流的和。根据运放

3、的运算规律，I01与电阻RF的乘积就是D/A转换器输出的模拟电压。 UREF是由具有极高稳定度的电源提供的，是D/A转换器的基准电压。16.1.1 R-2R型型D/A转换器的电路结构转换器的电路结构 55下一页上一页3R 82R 2R 2R 2R 2R 2R4 3 2 1 S4 S3 S2 S1 UoR R RUi = 0 = 0 (1) D4D3D2D1 = 0000 时 16.1.2 R-2R型型D/A转换器的工作原理转换器的工作原理 66 6下一页上一页(2) D4D3D2D1 = 0001 时（S1 单独接 UREF ） UREF +2R 2R 2R R 4 2R 2R 1 3 R 2

4、 R 3R 8 Uo1 2R UREF 24 Uo1 = 输出： 16.1.2 R-2R型型D/A转换器的工作原理转换器的工作原理 77 7 7下一页上一页(3) D4D3D2D1 = 0010 时（S2 单独接 UREF ） UREF +2R 2R 2R R 4 2R 2R 1 3 R 2 R 3R 8 Uo2 2R 输出： UREF 23 Uo2 = 16.1.2 R-2R型型D/A转换器的工作原理转换器的工作原理 8下一页上一页(4) D4D3D2D1 = 0100 时（S3 单独接 UREF ） 输出： UREF 22 Uo3 = +UREF2R 2R R 4 2R 2R 1 3 R

5、2 R R 3R 8 Uo3 2R 16.1.2 R-2R型型D/A转换器的工作原理转换器的工作原理 99下一页上一页(5) D4D3D2D1 = 1000 时（S4 单独接 UREF ） +UREF2R 2R 2R R 4 2R 2R 1 3 R 2 R 3R 8 Uo4 2R 输出： UREF 21 Uo4 = 16.1.2 R-2R型型D/A转换器的工作原理转换器的工作原理 1010下一页上一页Uo = D4Uo4D3Uo3D2Uo2D1Uo1 UREF 24+1Uo = 2i Di 4i =1UREF2Uo =( D4 D3 D2 D1 ) UREF22UREF23UREF24 Di

6、= 1 时，Si 接 UREF ；Di = 0 时，Si 接地。 若输入为 n 位，则 UREF 2n+1Uo = 2i Di ni =1122i Di ni=1与n 位二进制数等值的十进制数16.1.2 R-2R型型D/A转换器的工作原理转换器的工作原理 111111下一页上一页16.1.3 D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 分辨率 线性误差 建立时间 温度灵敏度 输出电平 12121212下一页上一页Q4 Q3 Q2 Q11DC1RD SD RD SD RD SD RD SD1DC11DC11DC1顺序脉冲发生器FF4 D/A 转换器8uxuA1111FF3 FF2 FF1 D4 D3 D2 D1 CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 0000清零 13下一页上一页在最高位设定数字量 1D/A模拟量 与待转换的 模拟量比较 修改 在次高位设定数字量 1D/A模拟量 修改 与待转换的 模拟量比较直至设定的数字