数字电子技术基础 第11章 DA和AD转换.ppt

一、 转换精度 在D/A转换器中通常用分辨率和转换误差来描述转换精度。 一、 并联比较型A/D转换器（3位）P529 并联比较型A/D转换器真值表 第十一章 数-模转换和模-数转换 11.1 概述 11.2 D/A转换器 11.3 A/D转换器 模拟信号 电子电路中的信号 数字信号 模拟电路 数字电路 随时间连续变化的信号 在时间上和数值上都是离散的 11.1 概 述 自然界中的物理量尽管性质各异，但就其变化规律的特点而言，不外乎数字量和模拟量两大类。 数字电子技术尤其是计算机的迅速发展，用数字电路处理模拟信号越来越普遍。 从模拟信号到数字信号的转换称为模—数转换， 简称为A/D转换（Analog to Digital） 。 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（Digital to Analog） 。 实现A/D转换的电路称为A/D转换器（Analog Digital Converter）；简称ADC。 实现D/A转换的电路称为D/A转换器（Digital Analog Converter）；简称DAC。 转换精度和转换速度是衡量ADC和DAC性能优劣的主要指标 输入的模拟信号先被转换成某种中间变量（如时间、 频率等），然后再将中间变量转换为最后的数字量。 D/A转换器 权电阻网络D/A转换器 倒T形电阻网络D/A转换器 A/D转换器 直接A/D转换器： 间接A/D转换器： 输入的模拟信号直接被转换成相应的数字信号 权电流D/A转换器 权电容D/A转换器 开关树型D/A转换器 分类： 并联比较性 反馈比较性 V-T变换 V-F变换 11.2.1 权电阻网络D/A转换器 这种转换器由“电子模拟开关”、“权电阻网络”、“运算放大器”和“参考电压”等部分组成。 4位权电阻网络D/A转换器 di=0时，开关Si接地， di=1时，开关Si接VREF 11.2 D/A转换器 V- V+ + - Vo RF=R/2 S1 S0 S2 S3 R 2R 22R 23R d0 d1 d2 d3 VREF 运算放大器 参考电压 （LSB) （MSB) I0 I1 I2 I3 V- V+ + - Vo RF=R/2 S1 S0 S2 S3 R 2R 22R 23R d0 d1 d2 d3 VREF 参考电压 （LSB) （MSB) 同理，对于n位的权电阻网络D/A转换器，当反馈电阻RF=R/2时，输出电压的计算公式可写成： 上式表明，输出的模拟电压正比于输入的数字量Dn，从而实现了从数字量到模拟量的转换。 当Dn=000……000时，V0=0 ～ 当Dn=111……111时， 当Dn=000……001时， 例如：3位D/A转换器，VREF=-8V 输 出 输 入 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 V0（V） d0 d1 d2 t 0 V00 clk t 阶梯波发生器 计数器 D/A 转换器 V0 clk d0 d2 d1 7 6 5 4 3 2 1 0 电子模拟开关的简化原理电路 当di =1时，T2管饱和导通，T1管截止，则Si与 VREF接通 当di=0时，T1管饱和导通，T2管截止，则Si被接地 权电阻网络D/A转换器优缺点: 优点：电路简单，所用电阻元件数很少。 缺点：各个电阻的阻值相差较大(2n)，位数较多时差别更大，难于保证精度，且大电阻不宜于集成在IC内部。 改进方法：双级权电阻网络D/A转换器。 倒T型电阻网络D/A转换器。 T1 T2 Si di VREF 图中S0～S3为模拟开关，由输入数码di控制，di=1时接V-，di=0时接V+。无论Si处于何种位置，与Si相连的2R电阻均接“地”（地或虚地）。 11.2.2 倒T形电阻网络D/A转换器 I=VREF/R 4位倒T形电阻网络D/A转换器 网络等效电阻=R 希望用较少类型的电阻，仍然能得到一系列权电流。 输出电压： 流过各开关支路（从右到左）的电流分别为 于是得总电流： 同理，对于n位的倒T形电阻网络D/A转换器，当反馈电阻RF=R时，输出电压的计算公式可写成： 与权电阻网络D/A转换器的计算公式完全相同。 11.2.7 D/A转换器的转换精度和转换速度 此外，也可用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压之比来表示分辨率，n位D/A转换器的分辨率可表示为 1、分辨率：指D/A转换器在理论上能够达到的精度。输入数字量位数越多，分辨率越高。在实际应用中，常用输入二进制数码的位数表示D/A转换器的分辨率。 D/A转换器的主要技术指标是转换精度和转换速度。