DAC电路基本原理

1、§ 9 -2 DAC的一般工作原理、解码原理 1 .基本公式D/A转换的基本原理涉及到代数基本定律，即任意一个非负整数A，总可以用一个 t 进制数表示为：A= a t '' +a t r_1 + +a 11 _ +a : t ' (9-1)(9-1)式是一个线性多项式，因此可用线性元件组成的网络来实现解码。图9-2所示是一个电阻解码网络，不难得出：(9-2)Rp其中，t R" Rp ( 9-3 )丄+丄十冷一十人十式中为所有电阻均接地时的并联等效电阻，称为 t进制加权网络的特征电阻。显然，这是一个等比级数和的倒数，即：= 1 . R(9-4 )当n=

2、时有1：9-5) 2 .推导过程在电子系统中，一般t = 2，即二进制加权网络，如图9-3所示。在nx时 该网络的特征电阻为：rp=r = Lrp 戈(9-6)图9-2 t 进制加权电阻网络 图9-3二进制加权电阻网络 于是，当有一个电阻2 i R 接V R时，V 0可表示为(9-7)将(9-3)式代入上式可得V0= J-yVp汀(9-8)显然，当有一个以上电阻分别在i 、V0的值可用叠加定理求得j 、k、s、p等位上接V R时,Vo(9-9)如果用a i (i = 0,1 , 2，n-1)为“ 0 ”表示i位电阻接地。ai为“ I ”表示i位电阻接V RM-1，则有-(9-10)这就实现了由

3、代数基本定律到D/A转换的基本原理及过程。二、D/A转换器的基本结构1 权电阻网络D/A转换器 解码网络由电阻网、受数字控制的模拟开关、基准源I三部分构成图9-4权电阻解码网络 解码网的特点每位一个电阻，称为位电阻，n位需n个电阻；取值上（电阻），按二进制整数代码权的规律取值:_、_-、：,例如n=8 , R=15K , 则位电阻依次为：一二、I ：、二 工二； 模拟开关每位一个开关，分别由各自数字量控制其切换，“1 ”接'卜;，“ 0 ”接地,是电压型开关，各路切换的电流不同，-最大（电阻为R ）, 最小（电阻为丁 二）；基准源V RI/O传输关系开关S的状态不同 电阻由电路结构图可

4、看出：数字量代码不同 网结构改变。 求解原理根据-亠（假设n=3 ）的取值，求出电路的等效内阻，由此推导出输出电压; 求解结果叠加原理求解步骤：a .求解R、2R、：二的内阻匸b .分别求出2R、4R、：匸并联的电阻值;分别求出R、4R、：；并联的电阻值;分别求出R、2R、8R、匸二 并联的电阻值;分别求出2R、4R、8R、丁二并联的电阻值人;之后，与R（或2R、或4R、或-）并联；c .求解二为 '的分压值；兀風L十叭2'1十A十心2'1）d .求解2由于该解码网电路存在等效内阻，因此输出电压（或电流）与内阻和负载R L均 有关，应用极为不便，为此需增加读出电路，进行

5、隔离、匹配。由此导出下面两 种类型：空载输出型；短路电流输出型。 空载输出型-，：如果，：，即输出端开路，此时的输出电压为：2s*"】戸十込-尸十A十£ 2-)补充图9-1 短路电流输出型二'补充图9-2利用运放虚地的作用，并把电流转换为电压。公式:% = 厂只广-Q =-2 化(ufj 2"1 +ia 2_a+A 十£ 2刁A注意：此时对地输出为负极性电压，若用负基准源，则可获得正极性输出权网的优、缺点优点：线路简单、直观；电阻数量少，每位一个电阻，对应一个电压开关;缺点：阻值种类多，n位就是n种； 阻值差距极大，最小】壬，最大丁二; 各位电阻

6、均要准确（精确）。（致命缺点）该权网在变形权电阻网中被成功的使用。变形权网简介（补充）减小权位数，每阶以链接电阻相接。d巫刼相同的三阶权网，通过链接电阻构成12位DAG 关镀求解出铤按电阻补充图9-3相同的三阶权网，通过链接电阻构成 12位DAC 关键：求解出链接电阻2 .梯形R-2R解码网 电路结构图9-7 T 形R-2R电阻网络D/A转换电路 电阻网； 模拟开关； 读出电路； 基准源V RI/O传输关系即求解解码网输出模拟量与输入数字量间关系。各位电流分析因各位模拟开关均为恒流开关，当解码网输出双电流模拟量的右边接成负反馈状 态的读出电路后，不管开关打在左边或右边，所有2R电阻的下端均接地（或虚 地）。所以，可以根据代码画出等效电路图。公式推导：方法：用叠加原理求解与数字量的关系如下:R（注oIO指当2"l+A + 石盯时，：D 03 2时，-）式中：丿一一反馈电阻；R 解码网电阻;读出电路（思考：为什么用此电路？）：3 . 2nR+开关阵解码网简介若n=8位，需电阻：个；开关：-亠-个厶二厶風坨"十A +U7/8 Vh-1,SVjMWI /S VR图9-8 2 3 R电阻分压式D/A转换电路4 集成化D/A转换器各类的主要优缺点及应用场合分类：双极型和