湘潭大学信息工程学院：《数字电子技术基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十一章 数-模和模-数转换

第十一章数模和模数转换 111概述 112D/A转换器 113AD转换器

11.1 概述 11.2 D/A转换器 11.3 A/D转换器 第十一章 数-模和模-数转换

111概述 模数转换: 将模拟量转换成相应的数字量 数/模转换: 将数字量转换成相应的模拟量 A/D转换器(ADC- Analog digital Converter): 实现AD转换的电路; D/A转换器(DAC- Digital Analog Converter) 实现D/A转换的电路。 典型应用:计算机自动控制系统

11.1 概述 将模拟量转换成相应的数字量； 将数字量转换成相应的模拟量。 实现A/D转换的电路; 实现D/A转换的电路。 模/数转换： 数/模转换： A/D转换器 (ADC－Analog Digital Converter): D/A转换器 (DAC－ Digital Analog Converter)： 典型应用：计算机自动控制系统

A/D转换器、DA转换器的应用 「传感器 (温度、压力,一放大器「保持器「ADC 采样/ 流量、应力 等) 计算机进行各种 数字处理(如滤显示器 计算机打印机 波、计算)、数 据保存、打印等 显示器显示字符 曲线、图形、图 象等。 示波器 DAC

A/D转换器、D/A转换器的应用 放大器 传感器 (温度、压力、 流量、应力 等） 采样/ 保持器 ADC 显示器 计算机 示波器 DAC 打印机 计算机进行各种 数字处理（如滤 波、计算）、数 据保存、打印等 显示器显示字符、 曲线、图形、图 象等

112D/A转换器(DAC D/A转换器的方框图: 基准电压 数 n位数码n位 字量叫寄模拟同解码求和L模拟量 输入 存1开关网络「电路「输出 器 基本思想:将数字量的每一位代码按权的大小转 换成相应的模拟量,再将各模拟量相 加,即得到相应的模拟量输出

11. 2 D / A 转换器 ( DAC ) D/A转换器的方框图: n位数 字量 输入 数 码 寄 存 器 n位 模拟 开关 解码 网络 求和 电路 基准电压 模拟量 输出 基本思想： 将数字量的每一位代码按权的大小转 换成相应的模拟量，再将各模拟量相 加，即得到相应的模拟量输出

D/A转换器按解码网络结构不同分为 权电阻网络D/A转换器、T形电阻网 络D/A转换器、倒T形电阻网络D/A转 换器、权电流型D/A转换器等。 D/A转换器按模拟电子开关电路不同分为: CMoS开关型和双极型开关D/A转换器。 在速度要求不高的情况可选cMoS开关D/A 转换器;如果要求较高的转换速度则应选用双 极型电流开关D/A转换器

D/A转换器按解码网络结构不同分为: 在速度要求不高的情况可选CMOS开关D/A 转换器；如果要求较高的转换速度则应选用双 极型电流开关D/A转换器。 权电阻网络 D / A 转换器 、T形电阻网 络D/A转换器、倒T形电阻网络D/A转 换器、权电流型D/A转换器等。 D/A转换器按模拟电子开关电路不同分为： CMOS开关型和双极型开关D/A转换器

11.2.1权电阻网络D/A转换器 R/2 23RI 22RL 2RI 20R 0 所谓“权电阻” 是指电阻值的 REF 大小,与有关 0 3 数字量的权密 (LSB MSB)切相关。 最低 最高位

11. 2. 1 权电阻网络 D / A 转换器 VREF + - uo D0 D1 D2 D3 I0 I1 I2 I3 2 3R 2 2R 2 1R 2 0R I R / 2 (LSB) (MSB) S0 S1 S2 S3 D0 D1 D2 D3 S0 S1 S2 S3 所谓“权电阻”， 是指电阻值的 大小，与有关 数字量的权密 (LSB) (MSB) 切相关。 最低位 最高位

R/2 23R22R21R20R 0 2 电子开关: Dn=1时 Sn接ⅤREF; REF D n 0时 0 (LSB) (MSB) Sn接地端

VREF + - uo D0 D1 D2 D3 I0 I1 I2 I3 2 3R 2 2R 2 1R 2 0R I R / 2 (LSB) (MSB) S0 S1 S2 S3 D0 D1 D2 D3 S0 S1 S2 S3 电子开关 ： Dn = 1 时， Sn 接VREF ； Dn = 0 时， Sn 接地端

竖22(D32+D22D121+D12) REF D3D2D1D0=11 R/2 RI 22RD 2RI 20RI 0 REF 0 23R I1=210 REF E L2=4l 参考 电压D0 2 13=810 LSB) (MSB) I=l0+11+L2+l3

VREF + - uo D0 D1 D2 D3 I0 I1 I2 I3 2 3R 2 2R 2 1R 2 0R I R / 2 (LSB) (MSB) 2 3R 2 2R 2 1R 2 0R VREF I1 = 2I0 I2 = 4I0 I3 = 8I0 当 D3D2D1D0 = 1111时 ： S0 S1 S2 S3 D0 D1 D2 D3 I = I0 + I1 + I2 + I3 I0 = VREF 2 3 R 参考 电压 I = VREF 2 3R ( D3 2 3 + D2 2 2 + D1 2 1 + D0 2 0 )

R/2 23RI 22RL 2RI 20R l2 D/A电路输出模 拟电压Uo与输入 的数字量 REF D3D2D1D成正 比! KN (LSB) (MSB) u=-IR/2= REF 2(8D3+4D2+2D1+D0)

VREF + - uo D0 D1 D2 D3 I0 I1 I2 I3 2 3R 2 2R 2 1R 2 0R I R / 2 (LSB) (MSB) uo = - IR / 2 VREF 2 4 = - ( 8 D3 + 4 D2 + 2 D1 + D0 ) = - KNB D/A电路输出模 拟电压UO与输入 的数字量 D3D2D1D0成正 比！

1122倒T形电阻网络D/A转换器Rr 0 2 S 求和运算放大器 SoS ∏2R2R2R2R[2R 模拟电子开关 D=0,S接地; R R O V D=1,S接运放 电阻网络 的反相端

VREF R R R 2R 2R 2R 2R  + + - A vo S0 S1 S2 S3 RF I 2R i ∑ D0 D1 D2 D3 11.2.2 倒T形电阻网络D / A转换器 电阻网络 S0~S3 : 模拟电子开关 求和运算放大器 I1 I2 I3 I0 Di=0, Si接地； Di=1, Si接运放 的反相端