DAC的原理PPT课件

1、2021/3/91DAC的的原原理理本次课重点本次课重点输输出出电电压压的的计计算算退出2021/3/92D/A转换器2021/3/93数模转换是将数字量转换为模拟电量(电流或电压)，使输出的模拟电量与输入的数字量成正比。实现这种转换功能的电路叫数模转换器（DAC）。一、D/A转换器的基本原理1、D/A转换器的定义： 一个n位二进制数可表示为D=dn-1dn-2d1d0,其中 最高有效位MSB,最低有效位LSB的权依次为2n-1, 2n-2, ,21,20。为了将数字量转换为模拟量2、基本原理：2021/3/94将二进制数的每一位按权的大小转换为相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，就得到

2、与该数字量成正比的模拟量。设输入数字量为D，输出模拟量为uo,则D/A转换的关系可表 达为102niiioDkkDu)22.22(00112211DDDDknnnnk为比例系数，又叫转换系数，D为输入的n位二进制数。2021/3/95DAC输入数字量与输出模拟量的对应关系称为DAC的转换特性。图241为3位二进制数DAC的转换特性。1101110000100011000111012021/3/96设输出电压的满度值为Uomax=7V，则3位二进制DAC有8个输出的模拟电压，即从0V到7V。由图可见，输出模拟量可以分为2n-1个阶梯等级，当最大输出电压Uomax确定后，输入数字量的位数越多，输出

3、模拟量的阶梯间隔越小，相邻两组代码转换出来的模拟量之差越小，阶梯越接近为一条直线，这表明转换器的转换精度越高。2021/3/973、组成与分类：（1）组成： n 位位数数字字量量输输入入数数字字寄寄存存器器n位位模模拟拟开开关关电电阻阻网网络络求求和和放放大大器器模模拟拟量量输输出出基基准准电电压压源源数字寄存器、模拟开关、基准电压源、电阻网络和放大器几个组成部分。n位二进制DAC组成一般包括2021/3/98（2）分类：权电阻网络、T型电阻网络、倒T型电阻网络等几类。按电阻网络不同可分成二、常见D/A转换器的分析1、T型电阻网络D/A转换器2021/3/992R2R2R2R2R2R2R2R2

4、RRRR+UREF+UREFD3D1D2D0100 10 10 1i S3S0S1S2Rfuo虚地虚地DCBA图242 T型电阻网络D/A转换器2021/3/910可以看出，T型电阻网络有如下特点：（1）从任何一个结点向左或向右到地或虚地端的等效电阻 相等均为R。（2）从任何一模拟开关到地或虚地端的等效电阻相等， 均为3R。模拟开关Si是接地还是接基准电压UREF,受输入的二进制码D3D2D1D0控制。总电流为 012316842DDDDi)2222(321001122334DDDDRUREF2021/3/911由运放的工作原理可知，输出电压uo为：)2222(32001122334DDDDR

5、URuREFfo 依次类推，n位T型电阻网络DAC，则输出电压为：)22.22(32001122114DDDDRURunnnnREFfo2021/3/912图 2432、R-2R倒T型电阻网络D/A转换器2021/3/913RUREF16842、R2R倒T形电阻网络的特点及转换原理：因此，各模拟开关S3S2S1S0流过的电流分别为，而与开关的状态无关。从结点A、B、C、D向右看，其等效电阻均为R，基准电源的总电流为 ，电流每流过一个结点，就均分为两路相等的电流。2021/3/914流入求和运算放大器的电流为：012316842DDDDi)2222(2001122334DDDDRUREF这样就实

6、现了数字量到模拟量的转换。2021/3/915求和运算放大器的输出电压当Rf=R时，)2222(2001122334DDDDRURuREFfo如果是n位的DAC,并设Rf=R，则uo的表达式为)22.22(200112211DDDDURunnnnnREFfo倒T形电阻网络由于流过各支路的电流恒定不变，故在开关状态变化时，不需电流建立时间，所以该电路转换速度快，尖峰脉冲干扰较小，是使用最广泛的一种D/A转换器。2021/3/9162. 转换误差和转换精度转换误差和转换精度3. 转换速度转换速度 三、D/A转换器的主要参数 1. 分辨率分辨率 2021/3/917分辨率说明D/A转换器分辨最小输出

7、电压的能力，通常用最小输出电压与最大输出电压之比表示。所谓最小输出电压ULSB指当输入的数字量仅最低位为1时的输出电压，而最大输出电压UOMAX是指当输入数字量各有效位全为1时的输出电压。对于一个n位的D/A转换器，分辨率可表示为121nOMAXLSBUU分辨率,其中n为输入数字量的位数。该D/A转换器能够分辨的最小 电压为12 nOMAXU。 2021/3/918转换误差是指D/A转换器输入端加最大数字量时，实际输出的模拟电压与理论输出模拟电压的最大误差。2LSBU。通常要求D/A转换器的误差小于2021/3/919转换速度是指D/A转换器从数码输入开始，到输出的模拟电压达到稳定值所需的时间，也称为转换时间。转换时间越小，工作速度就越高。如5G7520/AD7541的转换时间小于500ns一般取输入由全0变成全1或反之，其输出达到稳定值所需要的时间。2021/3/920CDA7524是CMOS 8位并行D/A转换器。 四、CDA7524 D/A转换器电源电压VDD可在+5+15 V之间选择。具有电阻网络和电子模拟开关及数据锁存器，还有片选控制和数据输入控制端，便于和微处理器进行接口的D/A转换器，多用于微机控制系统中。2021/3/9211、CDA7524的典型应用电路6D5D7D3D4D1D2D0DWRCSDDVouvVREF10输输入入的的