数电-第九章AD与DA转换

第九章模数与数模转换器9.1D/A转换器9.2A/D转换器教学基本要求掌握倒T形电阻网络D/A转换器(DAC)、集成D/A转换器的工作原理及相关计算。掌握并行比较、逐次比较、双积分A/D转换器(ADC)的工作原理及其特点。正确理解D/A、A/D转换器的主要参数。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DAC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9.1D/A转换器将数字量转换为与之成正比模拟量。n位数字量9.1.1D/A转换器的基本原理DAC模拟量A

=KDO=–KNB

数字量是用代码按数位组合而成的，对于有权码，每位代码都有一定的权值，如能将每一位代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后，将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的模拟量，从而实现数字量--模拟量的转换。①实现D/A转换的基本思想

ND＝b4×24＋b3×23＋b2×22＋b1×21＋b0×20

＝1×24＋1×23＋0×22＋0×21＋1×20将二进制数ND＝(11001)B转换为十进制数。②D/A转换器的组成:DAC的数字数据可以并行输入也可串行输入

用存放在数字寄存器中的数字量的各位数码由输入数字量控制产生权电流

将权电流相加产生与输入成正比的模拟电压③实现D/A转换的原理电路④D/A转换器的分类:按解码网络结构分类T型电阻网络DAC倒T形电阻网络DAC权电流DAC权电阻网络DAC按模拟电子开关电路分类CMOS开关型DAC双极型开关型DAC电流开关型DACECL电流开关型DACD/A转

换

器9.1.2倒T形电阻网络D/A转换器图中S0～S3为模拟开关，由输入数码Di控制，当Di=1时，Si接运算放大器反相输入端（虚地），电流Ii流入求和电路；当Di=0时，Si将电阻2R接地。所以，无论Si处于何种位置，与Si相连的2R电阻均接“地”（地或虚地）。基准电流I=VREF/R，流过各开关支路（从右到左）的电流分别为I/2、I/4、I/8、I/16。流入求和电路总电流：输出电压：将输入数字量扩展到n位，则有：可简写为：vO=－KNB

（NB表示括号中的n位二进制数）

，其中：9.1.3权电流型D/A转换器倒T形电阻网络D/A转换器具有较高的转换速度，但由于电路中存在模拟开关电压降，当流过各支路的电流稍有变化时，就会产生转换误差。为进一步提高D/A转换器的转换精度，可采用权电流型D/A转换器。采用了恒流源电路之后，各支路权电流的大小均不受开关导通电阻和压降的影响，这就降低了对开关电路的要求，提高了转换精度。采用具有电流负反馈的BJT恒流源电路的权电流D/A转换器9.品1.欠4列D惩/A转换捞器的厨输出蔽方式1.单极柿性输骆出8位D/裹A转换伍器在穿单极坊性输创出时纺的输口入/输出型关系2.双极壮性输友出（控略）四．D/村A转换降器的妹主要盛技术衬指标1.转换期精度：D/胶A转换慨器的枯转换较精度孕通常幻玉用分蚀辨率涉和转遍换误仅差来吨描述对。（1）分冬辨率：D/荷A转换票器模犬拟输挨出电轨压可胆能被耀分离睛的等归级数骡。输入宇数字晓量位梢数越允多，搏输出已电压酬可分挂离的读等级亲越多掌，即构分辨忧率越御高。识在实吨际应激用中丈，往波往用形输入帖数字胀量的施位数缴表示D/翠A转换摘器的武分辨凯率。（2）转嚷换误途差：转汁换误羽差的胃来源明很多番，转欠换器蜡中各愿元件辅参数药值的贪误差倒，基放准电浪源不财够稳毙定和翠运算边放大廉器的晚零漂蒜的涛影响少等2.转换垒速度（1）建厌立时策间（tse肢t）：当靠输入带的数抛字量趣发生牛变化撑时，默输出匠电压福变化辽到相底应稳业定电叛压值政所需纹时间甘。最榴短可榨达0.辨1μ锤S。（2）转阁换速撇率（SR）：大仗信号街工作纷状态垃下模筒拟电乌压的允变化昼率。3.温度袖系数：在哥输入警不变梦的情浅况下忙，输茎出模粒拟电励压随再温度颤变化喘产生争的变踪蝶化量输。9.剧2呜A/以D转换粪器一．A/优D转换皮的一尺般步准骤和娃取样螺定理由于垂输入芽的模拾拟信范号在威时间递上是润连续纽奉量，新所以窑一般伟的A/蛛D转换暖过程轻为：取样姜、保纺持、佩量化结和编晚码。取样龟定理移：因为败每次铃把取沙样电匀压转婆换为着相应另的数闸字量删都需开要一解定的穗时间制，所疼以在捞每次界取样价以后虏，必菜须把洒取样瓦电压忧保持鞭一段泼时间墓。可昌见，猛进行A/饰D转换逮时所罢用的残输入富电压嫌，实使际上逢是每晒次取渡样结们束时牢的vI值。量化陷和编群码在用扯数字搂量表努示取饼样电弊压时号，也蚀必须耍把它封化成轻这个斤最小捆数量纸单位蚊的整辅倍数写，这各个转杆化过偶程就现叫做量化。量返化的坝数值基用二文进制演代码讽表示由，称嘴为编码。N沟道MO与S管T作为轿开关什用。当控免制信月号vL为高后电平陆时，T导通糟，vI经电樱阻Ri和T向电疗容Ch充电痛。则先充电春结束孩后vO=－vI=vC。当控嗽制信旨号返宗回低馆电平茶后，T截止假。Ch无放洗电回学路，华所以vO的数杠值可其被保材存下招来。二．膛取战样—保持丢电路三．枣并锡行比乎较型A/肺D转换代器（3位）组成抖：电括压比微较器熟、寄烈存器餐和代南码转激换器鄙三部告分用电懂阻链抛把参涂考电回压VRE全F分压融，得膝到7个比歼较电溪平。掉然后庙，把柜这7个比疾较电溜平分啊别接尖到7个比颜较器C1～C7的输浴入端贡作为增比较丸基准数。同工时将乡丰将输糠入的漂模拟渣电压聚同时竟加到穗每个织比较婚器的析另一高个输屯入端锣上，套与这7个比党较基穴准进眉行比坊较。并行异比较纷型A/顿D转换奖器真侍值表四．坝逐次逢比较弹型A/阔D转换添器（推略）五．适双积户分型A/屈D转换排器（喝略）六．A/静D转换军器的莫主要佣技术贸指标1.转换观精度（1）分伞辨率：说室明A/蜜D转换秆器对方输入够信号练的分贵辨能铸力。一般搂以输昆出二糕进制打（或乏十进秘制）橡数的丧位数铃表示虎。因情为，肯在最糕大输蛛入电模压一句定时王，输酿出位捉数愈裂多，波量化哄单位克愈小域，分扒辨率须愈高合。（2）转斧换误题差——它表肆示A/淋D转换嚼器实钱际输量出的裕数字端量和案理论贺上的放输出态数字林量之溉间的示差别另。常循用最丛低有趣效位务的倍峡数