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第五章 数模转换器 概述 §1 D/A转换器基本原理和转换特性 ⒉ 转换原理 ⒊特点 ⒉ 转换原理 ⒉ 转换原理（续） ⒉ 转换原理（续） 常见DAC输出公式归纳 例1： 例2： §5 权电流型D/A转换器 采用具有电流负反馈的BJT恒流源电路的权电流D/A转换器： 由倒T形电阻网络分析可知，IE3=I/2，IE2=I/4，IE1=I/8，IE0=I/16，于是可得输出电压为 可推得n位倒T形权电流D/A转换器的输出电压： §6 开关树型DAC 由电阻分压器和接成树状的开关网络组成。 §7 权电容网络的DAC 是利用电容分压的原理工作的。 一般情况： 缺点： 1。位数多时，电容量相差很大，不仅占用很大的硅片面积，影响集成度，而且电容充、放电时间增加，降低电路的转换速度。 2。转换器的精度受电容量比例的误差以及电容器漏电的影响。 §8 高速DAC 高速DAC与一般的电流型DAC一样，都有两个基本部分：电流源与电流开关。一般的电流型DAC电流源与开关的结构有两种：1、等值电流源经电流开关加到R-2R电阻网络上；2、加权电流源经电流开关加到一个电阻上。如下图： 对于高速DAC来说，常常把以上两种构造结合起来使用：较高位采用加权电流源，较低位采用等值电流源和R-2R电阻网络。 在高速DAC中，电流开关采用ECL（发射极耦合逻辑）电路，而不采用TTL电路。这是因为TTL门电路利用的是管子的饱和与截止状态，管子的转换时间比较长，而ECL是数字逻辑的一种非饱和形式，它可以消除影响速度特性的晶体管存储时间，因而能实现高速运行。另外ECL电流开关输出是互补形式 高速DAC中的抖动问题 抖动是由于数字输入逻辑变动和通过转换器开关的延时时间不相等引起的。当相继两组数据每一位都改变时，抖动现象最为严重。 §9 DAC常见输出形式 说明:单极性输出DAC,输入数字量一般采用自然二进制数. 2.双极性输出方式 ⑴偏移二进制码输入时，输入与输出的关系 有表可知： ⑵偏移二进制码输入的DAC电路 DAC0832说明 ⑶引脚说明（续1） ⑶引脚说明（续2） ⑷波形图 ⑸工作方式 ⑸工作方式（续） ⑹调零和调满度 §11 D/A转换器的主要技术指标 ⑵精度 ⑷建立时间ts （转换速度） 二、误差分析 DAC 采样保持器 VO CP 数据 3。采用采样保持器：模拟同步控制，DAC的输出再采样保持一次，在抖动期间，电路处于保持状态，其它时间电路处于跟踪状态。 4。数模变换“分位进行”：n位最高位用等电流开关，而其它的低位用二进位开关和R-2R开关网络，用这种办法可以大大减少抖动冲击。 TTL/ECL缓冲器 4-15译码 延时 TTL/ECL锁存缓冲器 透明锁存器 15位等电流开关 2位电流加权DAC 6位R-2R网络DAC 参考与控制放大器 12 4 15 8 15 位5-6 位7-12 io 8 提高DAC转换速度的方法(手段) 1、使用电流源、电流开关等，不用电压源。 2、使用ECL逻辑，而不用TTL逻辑。 3、减少输出数据的抖动现象： 1）平衡各位数据的传输时间 2）调节开头逻辑阈值电压，减少抖动冲击 3）采用采样保持器 4）数模变换“分位进行”。 1.单极性输出方式 输出从0～正满度变化(VR0) 或输出从0～负满度变化(VR0) ①单极性反相电压输出 DAC -- + I∑ d0 d1 dn-1 VO RF DAC + -- I∑ d0 d1 dn-1 VO RF R1 R V+ V- ②单极性同相电压输出 如:n=8时,数字量输入与模拟量输出之间的关系如下表: ● ● ● ● 模拟量 数字量 说明: ①输出电压范围从负满度值～正满度值变化.(如-5V～+5V) ②对应输入是带有符号位的数字代码,用1位数字作符号位. ③在双极性转换中,常用的编码有: 符号—数值码（符号位＋数值码） 偏移二进制码 2的补码 BCD码 ● ● ● ● 单极性输出 数字量 双极性输出 ● ● ● ● 单极性输出 数字量 双极性输出 ①同样的二进制码输入， 偏移双极性输出平移半程， 即输入80H对应输出为0。 ②d7为