专用集成电路设计ad和da转换器.ppt

一、数模和模数转换的概念和作用 二、数模和模数转换器应用举例 6.3 D/A 转 换 器 D/A转换器即数/模转换器(Digital to Analog Converter), 其任务是将数字量转换为模拟量。 D/A转换器广泛用于信号处理中， 如数字存储示波器的示波管显示器、 增益控制、 精密衰减器， 精密数控电源， 直接数字频率合成器等等。 6.3.1 D/A转换器原理 D/A转换器的原理框图如下图6-15 所示。 其中， b1～bN为N位数字量输入， Uref为参考电压。 输出模拟量为： Uo=KDUref，K为比例因子，D为： 故， 2. D/A转换器的主要技术指标 1) 代表精度的指标——位数(bit数)——分辨率 1. 例置R-2R梯形D/A转换器 1) 电路 倒置R-2R梯形D/A转换器电路如图 6 - 18 所示。 该电路的优点是电阻类型少，只有R和2R两种，易实现。 由图可见，输出电压Uo为：Uo=-RF× Io  而Io视开关S1～SN的状态而定。S表示数字量控制开关，当数字量为“0”时，开关接地，电流不流入运放; 只有当数字量为“1”时，开关接到运算放大器的虚地点，其电流才流入运放而产生输出。 各电流关系为： I1=2I2=22I3=…=2N-1IN 模拟量输出为 如下图，数字字b1～bN通过两级非门构成的分相电路变成bi和bi，然后分别去控制两个传输门构成的开关。 当b1=“1”，b1=“0”时， 传输门Ⅱ导通， 将Si接到虚地点Q。 反之，当b1=“0”, b1=“1”时， 传输门Ⅰ导通，Ⅱ截止， 将Si接到地。 1) 电路 如下图所示，该电路由电容网络与一组开关组成， 并由两相不重叠时钟控制。 (2) 当φ1=“0”时， 电路进入工作期， 有两种情况： ① φ2=“0”，所有受φ2控制的开关打开，电容下端悬空， Uo=0。 ② φ2=“1”，则: ·若bi=“1”，bi=“0”, 则受φ2bi控制的开关闭合， 相应的电容下端被接到参考电压Uref。 ·若bi=“0”，bi=“1”, 则受φ2bi控制的开关闭合， 相应的电容下端被接地。 (3) 等效电路。 电容分压的等效电路如下图。 图中Ceq代表对应bi=“1”被接到参考电压Uref的电容之和，2C代表电路中所有电容之和，那么(2C-Ceq)代表对应bi=“0”即接地电容之和。 根据串联电容上电荷相等的原理， 有：UA(2C-Ceq)=(Uref-UA)Ceq 3) 开关电路 受φ2控制的开关电路如图 6 - 23 所示。 3. 开关树D/A转换器 1) 电路 用2N个电阻串和开关树组成。 2) 原理 (1) 分压定标。 该电路共有2N个电阻， 且所有电阻相等， 电阻串对参考电压Uref分压。 对第i个电阻分割点的电压Ui为 6.4 A/D 转 换 器 1. A/D转换器的原理及特性 A/D转换器的功能是将模拟量转换为数字量，是数字化过程的第一步，也是数字化的必经之路。 图中，量化器就是一系列加不同参考电平的电压比较器，当输入电压高于该比较器的参考电平Uref时，比较器输出的数字量为“1”；低于参考电平Uref时，输出为“0”。 2. A/D转换器的主要指标 (1) 分辨率， 即“位数”(bit数——A/D数字化的字长)。 这是一个表达精度的指标。 如果A/D转换器的满刻度输入为UFSR，位数为N， 则 (2) 采样率，即最高时钟频率，这是一个表达A/D转换器转换速度的指标。 (3) 其它静态特性指标还有失调误差、 增益误差、 非线性误差等，其意义与D/A转换器的静态误差相同。 6.4.2 A/D转换器的分类及应用 A/D转换器的类型很多，如下图所示：有高速并行Flash A/D， 有速度与精度折中较好的流水线A/D，有适用于数字电压表的双斜率积分式A/D，也有适用范围很广的