检测系统数字化测试技术 教学课件 作者 姚敏第九章 9.D／A转换器与.ppt

第九章 D／A转换器与A／D转换器的典型应用 D/A与A/D转换器分别是前向与后向通道的桥梁； 在数字仪表的组成中，它们又是电路的核心部件。 9.1 数字控制的高精度、高稳定线性电路 数字控制电压源电路 数字控制电压源电路 该电路的驱动能力决定于输出级T1和T2部分的设计。在输入二进制码的控制下，可输出正电压，电压值稳定度一般可达0.l％左右。输出电压与输入数码的关系为( R＝10 kΩ ) 数字控制单向电流源电路 注意： 恒流源电路有正反馈，但是（对于电流的）负反馈大于正反馈； 放大器的输入“虚短”但不是“虚地”； 数字控制单向电流源电路 根据运放的虚短性质，可得出: 调整D／A转换器的输入参考电流IR＝2mA，则输出电流 : 数字控制单向电流源电路 注意：图所示电路中的D/A转换器它的Io电流输出端电位不等于0，故而只能选用具有恒流输出特性的 D／A转换器类型，诸如 DAC—0808、DAC—08、DAC—1200等。 数字控制双向电流源电路 数字控制双向电流源电路 电路的输入数字是对称偏置二进制代码。根据运算放大器虚短性质，可建立如下关系： 而电流I1＝Io2+IL，代入上式，因此流过负载电阻的电流： 数字控制双向电流源电路 如果取R3＝R2－R1，则得： 根据D／A转换器之特性： 数字控制双向电流源电路 可推出输出负载电流为： 如果取图中所示的参数，IR＝2 mA，则： 数字式函数变换器结构框图 数字式函数变换器结构框图 ROM（或EPROM）中所写入的数据是一张预定的函数表。输入模拟量Vi经A/D转换变成二进制码，作为ROM的输入地址码。ROM的输出是该输入地址所对应的数据，两者符合函数变换的要求。这种换取数码的功能相当于“查函数表”。存贮器输出的二进制码数据再经D/A转换恢复成模拟量Vo，实现了Vo＝f（Vi）的变换。 数字式函数变换器结构框图 用这种数字式函数变换器可实现一般函数放大器无法实现的复杂函数关系。而且变换的精度的稳定性也比一般的函数放大器高。系统中虽然存在着量化误差，但只要位数足够，仍可达到令人满意的分辨率。 长周期高稳定的数字式积分器 长周期高稳定的数字式积分器 该电路中起“积分”作用的是可逆计数器和D/A转换器，可以说它是一种不存在失调、漂移积累误差的“积分器”。输入电压经绝对值电路后，变为单极性电压，通过V/f 转换器将其转换成对应的频率信号。“积分”的过程就是对输入频率脉冲的累计。是加计数还是减计数由输入电压的极性控制。 长周期高稳定的数字式积分器 由于V/f转换器的动态范围很宽（像LM331可达100dB），在低电压工作区仍有较好的线性关系，其最低输出频率一般可在0.1Hz以下。因此它可以在很长的工作周期中不出现失调、漂移积累误差，以较高的精度进行积分运算。 9.2数字波形发生器电路 根据D/A转换器能够输入数字量正比地控制输出模拟电流的关系，可以由它组成多种形式的波形发生器，其中包括周期性的三角波、方波、锯齿法、正弦波等波形发生器，还包括非周期性的显示器字符发生器等。它们被广泛地应用于各种测试与控制技术领域里。 数字波形发生器电路 数字波形发生器电路 一种振荡频率受输入数字代码线性控制的三角波、方波发生器电路如图所示。图中的A1组成一积分器，对D/A转换器的输出电流Io1积分，输出线性变化的电压Vo1。A2组成一电压比较器，它的输出电压 Vo2被双向稳压二极管2DW7C限幅在＋6.5V或-6.5V上。由图可知，比较器的状态翻转临界点发生在Vo1=-Vo2时。 数字波形发生器电路 该电路是个自激振荡器。我们以任取的某一瞬时作为讨论的起点。设Vo2＝＋6.5 V，此时D／A转换器的输出电流Io1是沿向外流出的方向，其大小受输入数字D控制，即： 数字波形发生器电路 Io1流入积分器A1，使A1的输出电压Vo1向下斜变。在Vo1未达到-6.5V之前，这种状态会继续下去。当Vo1＝Vo2。＝-6.5V瞬时，比较器A2发生翻转，Vo2跳至-6.5V。这时VR也变成负值，使Io1跟着变向，积分器的输出电压Vo1变为向上斜变。Vo1向上斜变的过程要持续到Vo1＝－Vo2＝＋6.5V时刻才结束。当Vo1达到＋6．5V时候，A2又发生翻转，使Vo2跳为＋6．5 V，以后的过程又与开始讨论时一样。 数字波形发生器电路 当输入数字量D不变化时，由于正、反Io1大小相等，所以Vo1是等腰三角形波，向上斜变或向下斜变均对应半周期。 数字波形发生器电路 数字波形发生器电路 由此可求得该电路之振荡周期为： 其频率为： 数字波形发生器电路 如果VR＝VZ（不用电位计W校正），则上述公式可简化为 ： 由于AD7520类型的D／A转换器可工作在双极性参考