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章节名称 7.1 D/A转换器 备注 授课方式 理论课（ √ ）；实验课（ ）；实习（ ） 教学时数 1.5 教学目的及要求 掌握D/A转换特性、转换精度、速度和主要参数。 掌握D/A的电路组成及工作原理分析。 教学重点与难点 重点：D/A转换特性、工作原理和主要参数。 难点：D/A的电路组成及工作原理分析。 教学内容提要 时间分配 复习：A/D、D/A的基本概念和功能。 D/A转换器的基本工作原理 2.1对D/A转换器的基本要求 2.2 电路组成 2.3工作原理 2.4 输入为n位二进制时的表达式 D/A转换器的转换精度、速度和主要参数 3.1 转换精度 3.2 转换速度 3.3 主要参数 3.4 应用举例 讨论、练习、作业 作业：教材P446 7-2、7-4。 教学 手段 启发式教学，多媒体教学与传统板书教学相结合 参考资料 参考书1、2 7.1.1 D/A转换器的基本工作原理 一、对D/A转换器的基本的基本要求 1、输入输出关系框图 如右图所示，是输入的n位二进制数，和是输出的电压或者电流模拟信号， 其转换思路：是将输入的二进制数字量转化为与其成线性正比的输出模拟量（电压或者电流信号），即和成比例线性输出。 2、转换特性 D/A转换输入输出之间的转换关系就是转换特性，可以用右图来表示：图中是3位二进制DAC,输入输出是线性比例关系，它具体形象的反映了DAC的转换关系，这也是对DAC的的基本要求。 二、D/A转换的电路组成 上图就是一个三位二进制D/A转化器的原理电路图：其中是输入的三位二进制数，它们控制着由6个N沟道增强型MOS管组成的3个电子开关组、、，R、2R组成倒T型电阻转换网络，运算放大器完成电流放大型求和运算，u0是输出模拟电压，UREF是参考电压，也叫做基准电压。 、、和对应关系： 当即为高电平，为低电平，则右面的MOS管导通，左边的MOS管截止，那么将相应的2R的电阻接到运放的反向输入端； 当即为低电平，为高电平，则右面的MOS管截止，左边的MOS管导通，那么将相应的2R的电阻接地； 、对的控制作用与对控制作用相同。 总之一般来说，对于输入的n位二进制数中第i位，就把电阻网络中相应的2R电阻接到求和运算放大器反向输入端；反之，就把2R电阻接地。 三、工作原理 1、时 等效电路图如下图所示： 对于集成运放来说，由于引入了深度电压负反馈，集成运放工作在线性放大区，而其同相输入端接地，则其反相输入端为虚地。 对于倒T型电阻网络，，无论是从AA，、BB，或CC，端从右向左看进去，其等效电阻均为R，则参考电压提供的电流： 那么当时，如图所示，流入求和电路的电流，即流入集成运放反相输入端的电流为,那么这是输出电压为： 2、 等效电路如下图所示： 则流入求和电路的电流为，则输出电压： 3、 利用类似方法可得： 4、表达式的一般形式 通过分别为100、110、111时的结果分析，可以推论得到一般表达形式： 从该公式可以看出，前述电路能够将输入的3位二进制数转换成相应的模拟电压输出。如果令便可以得到前面所述的转换特性图（比例为1）。 三、输入为n位二进制数时的表达式 由公式（7.1.1），当输入，即为n位二进制数时，可以推论出： 式中是将二进制数D转换成模拟电压的转换比例系数，也可以看成D/A转换器中的单位电压： 单位电压乘上输入的二进制数D的数值，所得到的便是输出模拟电压。 优点：和权电阻法相比较，在集成电路中，由于所有的组件都做在同一芯片上，电阻的特性可以做得很相近，而且精度与误差问题也可以得到解决，所以这种方法的DAC得到了广泛的应用 7.1.2 D/A转换器的转换精度、速度和主要参数 一、转换精度 在D/A转换器中，一般采用分辨率和转换误差来描述转换精度。 1、分辨率 分辨率可以采用输入的二进制数的有效位数来表示。在分辨率为n位的D/A转换器中，输出的电压能够区分2n个不同的输入二进制代码状态，所以能够给出2n个不同等级输出模拟电压。 分辨率也可以采用最小输出电压和最大输出电压之比给出。 最小输出电压：对应的是输入数字量只有最低有效位为1，其余全部为0的输出电压。 最大输出电压：满刻度输出电压，输入数字量所有的有效位全部为1. 对于n位数字量输入，则 。 则其分辨率为： 当n=10则分辨率： 2、转换误差 转换误差：为实际输出与理想输出模拟电压间的最大误差。 D/A转换器实际能够达到的转换精度，还与转换误差有关，是因为在D/A转换器中，各个环节的性能和参数，都不可避免的存在误差。例如：参考电压的波动、运算放大器的零点漂移、模拟电子开关S0~Sn-1的导通压降、倒T型电阻网络中的电阻阻值的偏差等，都会导致输出模拟电压偏离理想规定值—产生转换误差。 转换误差表