第7章模数与数模转换(4h).ppt

* 本章小结 本章对联系数字系统与模拟系统的两种器件—DAC和ADC进行了介绍，深入分析了它们的基本原理、电路结构特点、工作过程和主要性能。 DAC用于将数字量转换为模拟量。根据电路实现方法不同，DAC有权电阻网络型、倒T型、权电流型和权电容网络型等多种类型。其中，倒 T 电阻网络型DAC所需电阻种类少，转换速度快,便于集成化，但转换精度较低；权电流网络 DAC转换速度和转换精度都比较高。 ADC用于将模拟量转换成数字量，有直接转换和间接转换两大类，不同类型的ADC具有不同的转换特点。并联比较型转换速度最快，但电路复杂，所需器件数随分辨率的提高呈几何级数增加；双积分型电路简单，抗干扰能力强，但工作速度慢；逐次 * 本章小结 逼近型和计数型一定程度上兼顾了两者的优点，因此得到了普遍应用。 分辨率和转换精度都是衡量DAC和ADC性能的主要指标，它们都与转换器的位数有关，位数越多，分辨率和精度越高。基准电压VREF也是应用DAC和ADC时要注意的重要参数，它会影响量化误差和分辨率，一般应按器件手册给出的范围确定VREF，并且保证输入的模拟电压最大值不大于 VREF。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 数字电子技术 宋绍民 * 宋绍民 第7章 数模与模数转换 勤学 务实 园融 卓越 * 本章内容提要 数模、模数转换概述 数-模转换器(DAC, Digital - Analog Converter) 模-数转换器(ADC, Analog - Digital Converter ) * 一、用途与要求 1、A/D与D/A转换器概述 ADC用于将模拟量转换成数字量，DAC用于将数字量转换成模拟量。 ADC和DAC是联系数字系统与模拟系统的桥梁。 实际应用中，对A/D和D/A转换过程一般都有精度和速度两方面的要求。 温度 时间 * 二、种类 1、A/D与D/A转换器概述 * 一、基本原理 2、D/A转换器 输入数字量： 结论：输出模拟量 uo 与输入数字量 D 成正比。 式中，△是 DAC能输出的最小电压值，称为 DAC的单位量化电压，它等于 D 最低位(LSB)为 1、其余各位均为 0 时的模拟输出电压(用 ULSB 表示)。 输出模拟量： 注意：有些DAC以电流作为模拟量输出 ，称为电流型DAC。 * 二、电路实现方案 2、D/A转换器 电路结构： 1、权电阻网络DAC * 2、D/A转换器 转换原理： * 2、D/A转换器 权电阻网络DAC的特点： 权电阻 D/A 转换器的优点是电路简单，转换速度也比较快；它的缺点是各个电阻的阻值相差很大，而且随着输入二进制代码位数的增多，电阻的差值也随之增加，难以保证电阻精度的要求，这给电路的转换精度带来很大影响，也不利于集成化。 * 2、D/A转换器 电路结构： 2、倒T形电阻网络DAC * 2、D/A转换器 转换原理： 推广至n位输入，则有： * 2、D/A转换器 原理：以输入为3位二进制补码为例(最高位为符号位,正数为0,负数为1) 3、具有双极性输出的DAC 提出背景：当输入数字量有±极性时，希望输出的模拟电压也对应有±。 比较后发现，通过两步即可实现双极性输出：1)将输出偏移－4V，使输入为100时的输出为0；2)将补码的最高位(符号位)取反作为高位输入。 * 2、D/A转换器 电路实现： 符号位取反作高位输入 实现输出偏移 例如，分别输入补码011和111时，对应的输出电压分别为+3V和－1V。 * 三、DAC的主要性能参数 2、D/A转换器 DAC转换精度的表示方法 1) 理论精度：即DAC的分辨率，指DAC能够 输出的最小模拟量。通常用输入数字量的二 进制数码位数表示。 2) 实际精度：指DAC实际输出的模拟量与理 想情况下输出模拟量之差。通常用最低有效 位的倍数来表示，但有时也用绝对误差与输 出电压满刻度的百分数来表示。 1、DAC的转换精度与误差分析 * 2、D/A转换器 2、DAC的转换速度 DAC误差分析 1) 参考电压误差：参考电源输出电压不稳而引起的误差； 2) 漂移误差：运算放大器零点漂移而引起的误差； 3) 非线性误差：模拟开关导通电阻不为0和电阻网络的阻值偏差与阻值不 一致而引起的误差。 4) 以上误差合成后，造成了DAC的实际输出与理想输出不符。 DAC的转换速度通常用其建立时间来表示。 建立时间是指从数字