数模转换器.pdf

第七章 数/模转换器 第七章 数/模转换器 本章应掌握的内容 • 1。 串行及并行D/A 转换器的工作原 理。 • 2。 D/A 转换器的基本组成与技术指标 • 3。 常用的单片集成D/A 转换器 • 4 。 常用的单片集成D/A 转换器的连接 • 数/摸转换器是一种将数字量转换成模拟量的 器件，简称D/A转换器或DAC （Digital to Analog Converter) 。它在数字控制系统中作为 关键器件，用来把微处理器输出的数字信号转 换成电压或者电流等模拟信号，并送入执行机 构进行控制或调节；在逐次逼近式A/D转换器 中，它将SAR中的数字量转换成模拟量，反馈 至比较器供逐次比较、逼近，最后完成A/D转 换。 7.1 D/A转换器的分类和组成 • 7.1.1 D/A转换器的分类 • D/A转换器主要有两大类型： – 并行D/A转换器 – 串行转换器 1.并行D/A转换器 • 并行D/A转换器的结构如图7.1所示。其特点是 转换器的位数与输入数码的位数相同，对应数 码的每一位都有输入端。用以控制相应的模拟 切换开关把基准电压UREF接到电阻网络。 • 电阻网络将基准电压转变为相应的电流或电 压，在运算放大器输入端进行总加。运算放大 器的输出量U。则反映输入数字量的大小。 • 设输入的（十进制）数字量 -1 -2 -n • D=2 a +2 a 2 a 1 2+’’’’’’’’’’’ n -1 -2 -n • U =U D=U (2 a +2 a + 2 a ) 0 REF REF 1 2+…’’’’’’ n =U -i ∑2 a REF i • 其中,a 是1还是0取决于输入数字量第i位上的逻 i 辑。如果,ai =1,基准电压UREF通过模拟开关加 到电阻网络；如果,ai =0，模拟开关断开，基 准电压UREF不能加到电阻网络。 • 并行D/A转换器的转换速度很快，只要在输入 端加入数字信号，输出端立即有相应的模拟电 压输出。它的转换速度与模拟开关的通断速 度、电阻网络的寄生电抗和运算放大器的输出 频率有关，但主要决定于后者。 • 快速D/A转换都采用并行输入方式。 2.串行D/A转换器 • 数字量是以串行方式输入，直接采用并 行D/A转换器不适合。这时，使用串行 D/A转换器是最方便的，而且电路简单。 • 串行D/A转换器的工作节拍tC是和串行 二进制数码定时同步的，输入端不需要 缓冲器，转换速度比并行D/A转换器低得 多。 • U i+1 =1/2( U +a U ) C （ ） ci i REF • 其中UCi 为TC周期结束时电容器上存储的 电压 • U =U -U /2n O Cn c0 • • 由于这个输出是在串行码的最高位一个 字的短时间间隔内得到的，因此如果想 要得到稳定的直流电压输出，必须加接 采样/保持电路，在此时记忆下来。 7.1.2 D/A转换器的基本组成 • 1.电阻网络 • 在并行的D/A转换器中都用到一些精密电阻 或精密电阻网络，转换器的精度直接与电阻的 精度有关。在某