第八章数模模数变换器.ppt

第八章 数模和模数转换器 8.1 概述 8. 2 数 / 模 转换器 ( DAC ) 8. 3 模 数 转换器 ( ADC ) 小结： 1.数模和模数转换器是数字系统和模拟系统的接口电路。 2.数模转换器用以将输入的二进制数字信号转换成与之成正比的模拟电压。 3.模数转换器用以将输入的模拟电压转换成与之成正比的二进制数字信号。 4.数模和模数转换器的主要参数是转换精度和转换速度。 * * 8. 1 概述 8. 3 模 / 数转换器 8. 2 数 / 模转换器 计算机 模拟信号 模拟信号 A / D D / A A / D ： Analog to Digital D / A ： Digital to Analog 8. 2. 2 T型电阻网络型 8. 2. 1 权电阻网络型 8. 2. 3 D/A转换器的主要技术指标 13.2.1 权电阻D/A转换器 这种转换器由“电子模拟开关”、“权电阻求和网络”、“运算放大器”和“基准电源”等部分组成。 UR + + - A uo S2 S3 S1 S0 R R/2 R/4 R/8 R3 R2 R1 R0 RF D3 D2 D1 D0 0 0 1 1 5 k R = 80 k 0 0 1 1 电子模拟开关( S0-S3)由电子器件构成，其动作受二进制数D0-D3 控制。当 DK ＝1 时，则相应的开关SK 接到位置1上，将基准电源UR经电阻Rk引起的电流接到运算放大器的虚地点（如图中S0、S1）；当Dk＝0 时，开关Sk 接到位置0 ，将相应电流直接接地而不进运放（如图中S2、S3）。 + + - A uo S2 S3 S1 S0 R R/2 R/4 R/8 R3 R2 R1 R0 RF D3 D2 D1 D0 0 0 1 1 UR 5 k R = 80 k 电子模拟开关的 简化原理电路 当 D = 1 时，T2 管饱和导通，T1 管截止，则 S 与 a 点通 ； 当 D = 0 时，T1 管饱和导通，T2 管截止，则 S 被接地 。 前者相当于开关S 接到 “ 1 ” 端 ，后者则 相当于开关S 接到“ 0 ”端 。 T1 T2 S D a 1 T2 S a 0 T1 S Uo = - UR RF R （ ） D3 D0 D1 D2 23 20 21 22 ＋ ＋ ＋ 根据反相比例运算公式可得： 显然，输出模拟电压的大小直接与输入 二进制数的大小成正比，从而实现了数字量 到模拟量的转换 。 + + - A uo S2 S3 S1 S0 R R/2 R/4 R/8 R3 R2 R1 R0 RF D3 D2 D1 D0 0 0 1 1 UR 5 k R = 80 k 8.2.2 T形解码网络D/A变换器( 以4位为例 ) 由于解码网络的电路结构和参数匹配，使得上图中D、C、B、A四点的电位逐位减半. A B + + - A uo S2 S3 S1 S0 2R 2R 2R 2R R3 R2 R1 R0 RF D3 D2 D1 D0 0 0 1 1 UR 2R R R R I3 I2 I1 I0 I C D 和权电阻网络相比，T形解码网络中电阻的类型少， 只有R、2R两种，电路构成比较方便。 UD = UR UC = UR/ 2 UB = UR/4 UA = UR/8 即： 因此，每个 2R支路中的电流也逐位减半。 A B + + - A uo S2 S3 S1 S0 2R 2R 2R 2R R3 R2 R1 R0 RF D3 D2 D1 D0 0 0 1 1 UR 2R R R R I3 I2 I1 I0 I C D I = I3 + I2 + I1 + I0 UR 2R = D3 UR 16R D0 UR 8R D1 UR 4R D2 + + + = UR 16R ( 8D3 + 4D2 + 2D1 + 1D0 ) = URRF 16R ( 8D3 + 4D2 + 2D1 + 1D0 ) uo - A B + + - A uo S2 S3 S1 S0 2R 2R 2R 2R R3 R2 R1 R0 RF D3 D2 D1 D0 0 0 1 1 UR 2R R R R I3 I2 I1 I0 I C D 8. 2. 3 D/A转换器的主要技术指标 一、分辨率 用输入数字量的有效位数来表示分辨率。 此外， 也可以用D/A转换器能够分辨出来的最小输出电压 (此时输入的数字代码只有最低有效