数字电子技术第2版课件作者曾晓宏第6章节数模和模数转换.ppt

*倒T形电阻网络DAC 主要技术参数 * 尚辅网 / 6.1 数/模转换 6.2 模/数转换 第6章 数模和模数转换器 　　模拟量：温度、湿度、压力、流量、速度等。 　　从模拟信号到数字信号的转换称为模/数转换（简称A/D转换），实现模/数转换的电路叫做A/D转换器（简称ADC）； 　　从数字信号到模拟信号的转换称为数/模转换（简称D/A转换），实现数/模转换的电路称为D/A转换器（简称DAC）。 典型数字控制系统框图 　　n位D/A转换器方框图 　　组成D/A转换器的基本指导思想：将数字量按权展开相加，即得到与数字量成正比的模拟量。 　　D/A转换器的种类很多,主要有： 　　　　权电阻网络DAC、 　　　　T形电阻网络DAC 　　　　倒T形电阻网络DAC、 　　　　权电流DAC　　 6.1 数/模转换 6.1.1 D/A转换器原理 　　数/模转换就是将数字量转换成与它成正比的模拟量。 　　 数字量： (D3D2D1D0)2＝(D3×23＋D2×22＋D1×21＋D0×20)10 (1101) 2 ＝(1×23＋1×22＋0×21＋1×20)10 　 模拟量： uo＝K(D3×23＋D2×22＋D1×21＋D0×20)10 uo＝K(1×23＋1×22＋0×21＋1×20)10 (K为比例系数) 6.1.2 T型电阻网络D/A转换器 1.电路结构 该电路仅用R和2R两种阻值的电阻。 任一个节点向左或向右看进去的等效电阻都为2R，各位对基准电压源的负载均为3R。 2.工作原理 3.主要技术指标 （1）分辨率。分辨率是分辨最小输出电压的能力。所谓最小输出电压是指输入数字量仅最低位为1时的输出电位。分辨率定义为最小输出电压与最大输出电压的比值，所以分辨率用 表示。另外，有的器件也用输入数字量的有效位数n来表示分辨率。 （2）转换精度 精度是实际输出值与理论计算值之差，这种差值是由转换过程中的各种误差引起的。 （3）转换时间 从数字信号送入D/A转换器起，到输出电压达到稳定值所需的时间称为D/A转换器的转换时间。 3.主要技术指标 （4）非线性误差 通常把D/A转换器输出电压值与理想输出电压值之间偏差的最大值定义为非线性误差。 D/A转换器的非线性误差主要由模拟开关以及运算放大器的非线性引起。 （5）温度系数 在输入不变的情况下，输出模拟电压随温度变化而变化的量，称为DAC的温度系数。 一般用满刻度的百分数表示温度每升高一度输出电压变化的值。 1. 电路组成 电路由解码网络、模拟开关、求和放大器和基准电源组成。 倒T型电阻网络DAC原理图 基准参考电压 双向模拟开关 D＝1时接运放 D＝0时接地 R－2R倒T形电阻解码网络 求和集成运算放大器 流过四个2R电阻的电流分别为I/2、I/4、I/8、I/16。电流是流入地，还是流入运算放大器，由输入的数字量Di通过控制电子开关Si来决定。故流入运算放大器的总电流为： 工作原理： 　 由于集成运算放大器的电流求和点Σ为虚地，所以每个2R电阻的上端都相当于接地，从网络的A、B、C点分别向右看的对地电阻都是2R。 *倒T形电阻网络DAC 　　由于从UREF向网络看进去的等效电阻是R，因此从UREF流出的电流为： 工作原理： *倒T形电阻网络DAC 　　电路特点： （1）解码网络仅有R和2R两种规格的电阻，这对于集成工艺是相当有利的； 　 （2）这种倒T形电阻网络各支路的电流是直接加到运算放大器的输入端，它们之间不存在传输上的时间差，故该电路具有较高的工作速度。 因此，这种形式的DAC目前被广泛的采用。 集成D/A转换器AD7520 常用的集成DAC有AD7520、DAC0832、DAC0808、DAC1230、MC1408、AD7524等。 D/A转换器AD7520是10位的D/A转换集成芯片，与微处理器完全兼容。该芯片以接口简单、转换控制容易、通用性好、性能价格比高等特点得到广泛的应用。 AD7520外引脚图 D0～D9：数据输入端 IOUT1：电流输出端1 IOUT2：电流输出端2 Rf：10KΩ反馈电阻引出端Vcc：电源输入端 UREF：基准电压输入端 GND：地。 　　A/D转换目标：将时间连续、幅值也连续的模拟信号转换为时间离散、幅值也离散的数字信号。 　　 四个步骤：采样、保持、量化、编码。 6.2 模/数转换 1. 取样和保持 　　 　 （1）将一个时间上连续变化的模拟量转换成时间上离散的模拟量称为采样。 6.2.1 A/D转换原理 　　取样定理：设取样脉冲s(t)的频率为fS，输入