AD转换器介绍分析和总结.docx

D/A转换器是将输入的二进制数字量转换成模拟量，以电压或电流的形式输出.

D/A转换器实质上是一个译码器（解码器）。一般常用的线性D/A转换器，其输出模拟电压uO和输入数字量Dn之间成正比关系。UREF为参考电压。

uO＝DnUREF

将输入的每一位二进制代码按其权值大小转换成相应的模拟量,然后将代表各位的模拟量相加，则所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。

D/A转换器一般由数码缓冲寄存器、模拟电子开关、参考电压、解码网络和求和电路等组成.数字量以串行或并行方式输入，并存储在数码缓冲寄存器中；寄存器输出的每位数码驱动对应数位上的电子开关，将在解码网络中获得的相应数位权值送入求和电路；求和电路将各位权值相加，便得到与数字量对应的模拟量。

开关Si的位置受数据锁存器输出的数码di控制：当di=1时,Si将对应的权电阻接到参考电压UREF上；当di=0时，Si将对应的权电阻接地.

权电阻网络D/A转换器的特点

①优点：结构简单，电阻元件数较少;

②缺点：阻值相差较大,制造工艺复杂。

倒T型电阻网络D/A转换器

电阻解码网络中，电阻只有R和2R两种，并构成倒T型电阻网络。当di=1时,相应的开关Si接到求和点;当di=0时，相应的开关Si接地.但由于虚短，求和点和地相连，所以不论开关如何转向，电阻2R总是与地相连。这样，倒T型网络的各节点向上看和向右看的等效电阻都是2R，整个网络的等效输入电阻为R。

倒T型电阻网络D/A转换器的特点:

①优点:电阻种类少，只有R和2R，提高了制造精度；而且支路电流流入求和点不存在时间差，提高了转换速度。

②应用：它是目前集成D/A转换器中转换速度较高且使用较多的一种,如8位D/A转换器DAC0832，就是采用倒T型电阻网络。

三、D/A转换器的主要技术指标

1。分辨率

分辨率用于表征D/A转换器对输入微小量变化的敏感程度。

①D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数－－可用输入数字量的位数n表示D/A转换器的分辨率;

②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。

分辨率

? U

? U ?

m

1

2n ? 1

分辨率越高，转换时对输入量的微小变化的反应越灵敏.而分辨率与输入数字量的位数有关,n越大，分辨率越高。

2。转换精度

D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际值与理想值之差,即最大静态转换误差。3。转换速度

从输入的数字量发生突变开始，到输出电压进入与稳定值相差±0.5LSB范围内所需要的时间,称为建立时间tset。目前单片集成D/A转换器（不包括运算放大器)的建立时间最短达到0。1微秒以内。

4。温度系数

在输入不变的情况下，输出模拟电压随温度变化产生的变化量。一般用满刻度输出条件下温度每升高1℃，输出电压变化的百分数作为温度系数。

它由一个8位输入寄存器、一个8位DAC寄存器和一个8位D/A转换器三大部分组成，

D/A转换器采用了倒T型R—2R电阻网络。

（a)双缓冲方式：采用二次缓冲方式，可在输出的同时,采集下一个数据，提高了转换速度；也可在多个转换器同时工作时,实现多通道D/A的同步转换输出。

(b)单缓冲方式：适合在不要求多片D/A同时输出时。此时只需一次写操作，就开始转换,提高了D/A的数据吞吐量.

（c）直通方式：输出随输入的变化随时转换。

一、A/D转换器的基本工作原理

A/D转换是将模拟信号转换为数字信号，转换过程通过取样、保持、量化和编码四个步骤完成。

取样和保持

取样（也称采样）是将时间上连续变化的信号，转换为时间上离散的信号，即将时间上连续变化的模拟量转换为一系列等间隔的脉冲,脉冲的幅度取决于输入模拟量。

模拟信号经采样后，得到一系列样值脉冲.采样脉冲宽度τ一般是很短暂的，在下一个采样脉冲到来之前，应暂时保持所取得的样值脉冲幅度，以便进行转换。因此，在取样电路之后须加保持电路。

①在采样脉冲S(t）到来的时间τ内，VT导通，UI（t）向电容C充电，假定充电时间常数远小于τ,则有：UO(t)＝US（t）＝UI（t)。－－采样

②采样结束,VT截止，而电容C上电压保持充电电压UI（t）不变，直到下一个采样脉冲到来为止。－－保持

输入的模拟电压经过取样保持后，得到的是阶梯波.而该阶梯波仍是一个可以连续取值的模拟量，但n位数字量只能表示2n个数值。因此,用数字量来表示连续变化的模拟量时就有一个类似于四舍五入的近似问题。

将采样后的样值电平归化到与之接近的离散电平上，这个过程称为量化。指定的离散电平称为量化电平Uq