广东海洋大学：《数字电子技术》课程教学资源（PPT课件）第10章 模数与数模转换 10.2 D/A转换器 10.3.1 A/D转换的一般工作过程

第10章 模数与数模转换 教学基本要求 1、掌握倒T形电阻网络D/A转换器DAC)、集成D/A转 换器的工作原理及相关计算。 2、掌握并行比较型、逐次渐近型、双积分型AD转换器 (ADC)的工作原理及其特点。 3、正确理解D/A、A/①转换器的主要参数

3、正确理解D/A、A/D转换器的主要参数。 1、掌握倒T形电阻网络D/A转换器(DAC)、集成D/A转 换器的工作原理及相关计算。 2、掌握并行比较型、逐次渐近型、双积分型A/D转换器 (ADC)的工作原理及其特点。 教学基本要求 第10章 模数与数模转换

10.1概述 ADC和DAC的用途： 将温度、压力、流 计算机进行数字处 用模拟量作为 量、应力等物理量 理（如计算、滤 控制信号 转换为模拟电量。 波)、保存等 模 拟 A/D 数字控制 D/A 模拟 传感器 转换器 计算机 转换器 控制器 工业生产过程控制对象

A/D 转换器 D/A 转换器 模拟 控制器 工业生产过程控制对象 模 拟 传感器 ADC和DAC的用途： 将温度、压力、流 量、应力等物理量 转换为模拟电量。 计算机进行数字处 理（如计算、滤 波）、保存等 用模拟量作为 控制信号 数字控制 计算机 10.1 概述

10.2D/A转换器 D/A转换器的基本概念： 将数字量转化成与之成正比的模拟量。 数字量 模拟量 ● DAC ● vo %=KD,=K∑D,×2 K:转换比例系数

① D/A转换器的基本概念 ： DAC    Dn vO       1 0 O 2 n i i KDn K Di v 数字量 模拟量 将数字量转化成与之成正比的模拟量。 10.2 D/A转换器 K：转换比例系数

以三位DAC为例，设K=1,可得出yo和D的关系 D/A转换器的传输特性 D2DDo Vo 000 OV Yo /V 001 1V 7 010 2V 6 5 011 3V 4 100 4V 3 101 5V 2 110 6V 0 001010011100101110111 D 111 7V

以三位DAC为例，设K=1，可得出vO和Dn的关系 D/A转换器的传输特性 vO /V Dn 0 1 2 3 4 5 6 7 001 010 011 100 101 110 111 D2D1D0 vO 0 0 0 0 V 0 0 1 1 V 0 1 0 2 V 0 1 1 3 V 1 0 0 4 V 1 0 1 5 V 1 1 0 6 V 1 1 1 7 V

②D/A转换器的组成 基准电压 n位数字 数码 n位模 解码 求和 模拟量 量输入 寄存器 拟开关 网络 电路 输出 存放输入数 字量的各位数码 由输入数字 将权电流相 加，产生与输 量控制 产生权电流 入成正比的模 拟电压 DAC的数据可以并行输入也可串行输入

② D/A转换器的组成: 数码 寄存器 n 位模 拟开关 解码 网络 求和 电路 基准电压 n 位数字 量输入 模拟量 输出 DAC的数据可以并行输入也可串行输入 存放输入数 字量的各位数码 由输入数字 量控制 产生权电流 将权电流相 加，产生与输 入成正比的模 拟电压

③D/A转换器的分类： 权电阻网络DAC 按解码网络 倒T形电阻网络DAC D/A 结构分类 转 权电流DAC等 CMOS开关型DAC 按模拟电子开 电流开关型DAC 关电路分类 双极型开关型DAC ECL电流开关型DAC

③ D/A转换器的分类: 按解码网络 结构分类 倒T形电阻网络DAC 权电流DAC 等 权电阻网络DAC 按模拟电子开 关电路分类 CMOS开关型DAC 双极型开关型DAC 电流开关型DAC ECL电流开关型DAC D/A 转 换 器

10.2.1权电阻型D/A转换器 4位 1.电路结构及工作原理 电阻网络 =R/ W变换 电路 基准 dt,2↑2,4t8lt 输出 电压 模拟开关 电压 输入数 REF D D, D D 字量 流过各电阻的电流为多少？ VREE Do R V旺D2L,= 2R 4R 8R

1.电路结构及工作原理 10.2.1 权电阻型D/A转换器 3 REF 3 D R V I  模拟开关 电阻网络 I/V变换 电路 输入数 字量 输出 电压 基准 电压 2 REF 2 2 D R V I  1 REF 1 4 D R V I  0 REF 0 8 D R V I  流过各电阻的电流为多少？ 4位

R,=R/2 o Vo 0i。 S3 D. D, D Do i2=13+I2+I1+Io= V REF D2 V REE Do R 2R 4R D+D,X2+D2+D,×2D 23R R=-"VD,×2 v0=-i2 24 i=0

3 2 1 0 3 2 1 0 2 4 8 D R V D R V D R V D R V i I I I I REF REF REF REF                       3 0 3 0 REF 0 1 1 2 2 3 3 3 REF 2 2 2 2 2 2 2 i i Di R V D D D D R V         3 0 4 REF 2 2 2 o i i Di R V v i

n-1 V0= V REF D,×2 2n i=0 结论： (1)输出电压与输入的数字量成正比； (2)输出电压与基准电压极性相反； (3)如果数字量为n位的二进制数， 输出电压的变化范围： 0 2"-1y 2n

i i n i n REF D V v 2 2 o 1 0       （1）输出电压与输入的数字量成正比； （2）输出电压与基准电压极性相反； （3）如果数字量为n位的二进制数，输出电压的变化范围： REF 2 2 1 0 ~ V n n   结论：

R,=R/2 Rt 21 4Rt.8R os、 EF∑D,×2 24 i=0 D D, D 思考：DAC的精度与电路中的哪些参数有关？ 外加基准电压精度权电阻精度 由于电阻网络中阻值范围太宽，很难保证每个电阻均 有很高精度，在集成DAC中很少采用

i i i REF D V v 2 2 o 3 0 4      由于电阻网络中阻值范围太宽，很难保证每个电阻均 有很高精度，在集成DAC中很少采用。 思考：DAC的精度与电路中的哪些参数有关？ 外加基准电压精度 权电阻精度