数╱模D╱A和模╱数A╱D转换电路.doc

第七章 数/模（D/A）和模/数（A/D）转换电路 教学目的 ：1．掌握权电阻D/A转换器和逐次逼近型A/D转换器的工作原理、特点，输入与输出之间的关系 2．了解影响精度及速度的因素 3．了解D/A转换器典型芯DAC0832的特点及应用。 4. 了解A/D转换器典型芯ADC0809的特点及应用 教学重点：倒T型电阻网络D/A转换器的工作原理； A/D转换的一般步骤； 　　 逐次逼近型A/D转换器的工作原理。 教学难点：D/A转换器的工作原理；　A/D转换器内部电路结构、工作原理 教学方法：教学过程采用理论讲解方式。 学时分配：4学时 教学内容： D/A转换器及A/D转换器的种类很多，本章介绍常用的权电阻网络D/A转换器，倒T型电阻网络D/A转换器等几种类型；逐次逼近型A/D转换器，双积分型A/D转换器。并介绍了D/A转换器和A/D转换器的技术指标及应用。 第一节 数/模转换器DAC 一、数/模转换器的基本概念 把数字信号转换为模拟信号称为数－模转换，简称D/A（Digital to Analog）转换，实现D/A转换的电路称为D/A转换器，或写为DAC（Digital –Analog Converter）。 随着计算机技术的迅猛发展，人类从事的许多工作，从工业生产的过程控制、生物工程到企业管理、办公自动化、家用电器等等各行各业，几乎都要借助于数字计算机来完成。但是，计算机是一种数字系统，它只能接收、处理和输出数字信号，而数字系统输出的数字量必须还原成相应的模拟量，才能实现对模拟系统的控制。数－模转换是数字电子技术中非常重要的组成部分。 把模拟信号转换为数字信号称为模－数转换，简称A/D（Analog to Digital）转换；。实现A/D转换的电路称为A/D转换器，或写为ADC（Analog–Digital Converter）；。D/A及A/D转换在自动控制和自动检测等系统中应用非常广泛。 D/A转换器及A/D转换器的种类很多，这里主要介绍常用的权电阻网络D/A转换器，倒T型电阻网络D/A转换器。 权电流型D/A转换器及权电容网络D/A转换器等几种类型；A/D转换器一般有直接A/D转换器和间接A/D转换器两大类。 二、 权电阻网络D/A转换器 图7.1 权电阻网络D/A转换器 1.工作原理 权电阻网络D/A转换器的基本原理图如图7.1所示。 这是一个四位权电阻网络D/A转换器。它由权电阻网络电子模拟开关和放大器组成。该电阻网络的电阻值是按四位二进制数的位权大小来取值的，低位最高（23R），高位最低（20R），从低位到高位依次减半。S0、S1、S2和S3为四个电子模拟开关，其状态分别受输入代码D0、D1、D2和D3四个数字信号控制。输入代码Di 为1时开关Si 连到1端，连接到参考电压VREF上，此时有一支路电流Ii流向放大器的A节点。Di为0时开关Si 连到0端直接接地，节点A处无电流流入。运算放大器为一反馈求和放大器，此处我们将它近似看作是理想运放。因此我们可得到流入节点A的总电流为： （7.1） 可得结论：i∑与输入的二进制数成正比，故而此网络可以实现从数字量到模拟量的转换。 另一方面，对通过运放的输出电压，我们有同样的结论： 运放输出为 uo=－i∑RF （7.2） 将（7.1）式代入，得 （7.3） 将上述结论推广到n位权电阻网络D/A转换器，输出电压的公式可写成： （7.4） 权电阻网络D/A转换器的优点是电路简单，电阻使用量少，转换原理容易掌握；缺点是所用电阻依次相差一半，当需要转换的位数越多，电阻差别就越大，在集成制造工艺上就越难以实现。为了克服这个缺点，通常采用T型或倒T型电阻网络D/A转换器。 四、 D/A转换器的主要技术指标 1、分辨率 分辨率是说明D/A转换器输出最小电压的能力。它是指D/A转换器模拟输出所产生的最小输出电压ULSB（对应的输入数字量仅最低位为1）与最大输出电压UFSR（对应的输入数字量各有效位全为1）之比： 式中, n表示输入数字量的位数。可见，分辨率与D/A转换器的位数有关，位数n越大，能够分辨的最小输出电压变化量就越小，即分辨最小输出电压的能力也就越强。 例如：n=8时, D/A转换器的分辨率为 而当n=10时, D/A转换器的分辨率为 很显然，10位D/A转换器的分辨率比8位D/A转换器的分辨率高得多。但在实践中我们应该记住，分辨率是一个设计参数，不是测试参数。 2、转换