检测系统数字化测试技术 教学课件 作者 姚敏第七章 7.DA转换器.ppt

* * 四、权电容网络D／A转换 （续） 在任意输入数字d1d2d3d4之下，其输入电压为 扩展到 n位的权电容网络 D／A转换电路，其输出电压为 * * 四、权电容网络D／A转换 （续） 对于权电容网络D／A转换电路来说，刚开始建立开关状态（转换到启动状态）时，存在着一个电容充电的过渡过程。过渡过程的时间常数决定于开关的导通电阻和权电容的数值。在集成化的转换器中，权电容的数值很小，建立时间可以做到小于微秒级。 * * 四、权电容网络D／A转换 （续） 过渡过程结束后，开关的导通电阻不影响电容充电后的电压静态值。 该电路的静态精度将主要取决于各权电容比值的匹配精度。 集成电容的匹配精度优于集成电阻的匹配精度。 * * 7.3 集成化D／A转换器 集成 D/A转换器按其制作工艺上划分有双极型和 CMOS型两类。 电阻网络有采用离子注入或扩散电阻条的，高精度的D／A转换网络电阻多采用薄膜电阻。 电容分压网络一般只适用于CMOS电路中。 * * 集成化D／A转换器 高速双极型D/A转换器，目前大多采用不饱和晶体管电流模拟开关，建立时间（稳定时间）可短到数十到数百ns。CMOS型 D／A转换器中采用 CMOS模拟开关及驱动电路。它具有制造容易、造价低的优点，但转换速度目前尚不如双极型的高。 * * 集成化D／A转换器 AD7520的内部电路结构原理及引出脚分布如图所示。该电路中所用的R－2R梯形电阻网络由硅－铬薄膜电阻组成。它们是用薄膜工艺在同一硅基片上生成的。 * * 集成化D／A转换器 * * 集成化D／A转换器 AD7520系列D/A转换器是乘法型的D／A转换器，VR在较宽的范围内变化可实现VR与输入数码（d1d2…dn）相乘的运算。模拟输入电压VR（或作参考电压）可以是双极性的，若输入数码是偏置二进制码，则能很方便地组成四象限乘、除运算器。 * * 集成化D／A转换器 由于 AD7520系列 D／A转换器各位电流的产生决定于无源电阻网络，不具有电流源特性，所以输出端Io1或Io2一般不能直接带负载，而必须通过运算放大器使Io1或Io2端保持地（公共端）或虚地电位。 * * 2、尖峰 0111…1 1000…0 011…10 01…101 先变成 01…100 先变成 00…000 * * 四、环境及工作条件影响的指标 温度范围： 一般军品: -55°~ 125℃ 民品: 0°~ 70℃ 手册上给出的指标一般是在25℃测得。 * * 四、环境及工作条件影响的指标 失调温度系数 指环境温度变化时，D/A转换器的零点变化量与温度差值之比。单位：μV/ ℃或 “满量程的比值”ppm/ ℃。 增益温度系数 指D/A转换器的增益随温度每变化1℃而产生的误差相对满量程的比值。 单位：ppm/ ℃。 * * 四、环境及工作条件影响的指标 微分非线性误差温度系数 指D/A转换器的微分非线性误差随温度变化的比率。 单位：ppm/ ℃。 * * 7.2 线性D／A转换原理 线性D/A转换是实现输出电压与输入数字量代码成正比关系的一种转换。输入代码通常是小数二进制码、偏置二进制码或符号－数值二进制码，但也有采用BCD码输入的。 * * 一、权电阻网络D／A转换 * * 工作原理 由于运算放大器的虚短作用，使权电阻网络的负载电阻可视作零（虚地）。根据反相加法放大器输入电流求和的特性，不难得出输出电压为： * * 工作原理（续） VR是准确且已知的参考电压。 d1，d2，…，dn是输入二进制数码。 当输入代码为000…0时，输出电压为0。当输入代码最低有效位（LSB）增减1，即1LSB的变化，输出电压的对应变化量为： * * 工作原理（续） 当输入代码为111…1时，输出电压（这是最大输出电压 ） * * 工作原理（续） 2VRRf／R可称为标称（或名义）满量程输出，它比实际满量程输出总是大1LSB所对应的相对输出模拟量。 D／A转换器的传递特性由不连续的点群组成。 * * D/A转换器的特性曲线 * * 权电阻网络D／A转换 * * 工作原理（续） 权电阻网络D／A转换器电路的缺点是阻值分布范围太大，不易采用微电子工艺制作成高精度的网络电阻。 * * 二、R－2R梯形电阻网络D/A转换 一种实用而且工作原理简明的梯形电阻网络D／A转换器电路如图所示．该电路中，仍依靠运算放大器的虚短特性，使R－2R电阻网络的输出以短路方式工作． * * 二、R－2R梯形电阻网络D/A转换 （续） * * 二、R－2R梯形电阻网络D/A转换 （续） 从右到左，观察图中之N，M，…，C，B，A各点，其对地的电阻值均等于R。 而从左到右分析，可得出