中国水利水电出版社：《数字逻辑电路》第12章 模拟量与数字量的转换（李中发）

数字逻辑电路 李中发制作 中国水利水电出版社

李中发 制作 中国水利水电出版社 数字逻辑电路

第1章模拟量与数字量的转換 学习要点 ·理解教模与模数转换的基本原理 解常用数模与棋数转换梟成花 片的使用方法

第12章 模拟量与数字量的转换 学习要点 •理解数模与模数转换的基本原理 •了解常用数模与模数转换集成芯 片的使用方法

第12章模拟量与数字量的转换 12,1数模转换器 12.2

12.1 数模转换器 12.2 模数转换器 第12章 模拟量与数字量的转换

121数模转换器 能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器,简称 A/D转换器或ADC;能将数字量转换为模拟量的电路称为 数模转换器,简称D/A转换器或DAC。ADC和DAC是沟通 模拟电路和数字电路的桥梁,也可称之为两者之间的接口。 多功率放大 路 执行机构 加热炉 DAC 开 数字控制计算机 关功率放大 执行机构 加热炉 多<[信号放大<温度传感器 ADC 路开关 信号放大 温度传感器

12.1 数模转换器 能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称 A/D转换器或ADC；能将数字量转换为模拟量的电路称为 数模转换器，简称D/A转换器或DAC。ADC和DAC是沟通 模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口。 多 路 开 关 数 字 控 制 计 算 机 DAC ADC 功率放大 … 功率放大 执行机构 … 执行机构 加热炉 … 加热炉 温度传感器 … 温度传感器 信号放大 … 信号放大 多 路 开 关

1211D/A转换器的基本原理 1.D/A转换器的基本原理和转换特性 基将输入的每一位二进制代码按其权的大小转 本换成相应的模拟量,然后将代表各位的模拟 原量相加,所得的总模拟量就与数字量成正比, 理这样便实现了从数字量到模拟量的转换 l或 输入 DIA 输出 K,(d-. 2"+d 2 2 2n-2+ +a1·2+d0·2)

12.1.1 D/A转换器的基本原理 1．D/A转换器的基本原理和转换特性 将输入的每一位二进制代码按其权的大小转 换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟 量相加，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。 基 本 原 理 uo 或 i o 输出 D/A d0 d1 dn－1 输入 … ( 2 2 2 2 ) 0 0 1 1 2 2 1 o 1 =  +  + +  +  − − − u K d − d d d n n n u n 

转换特性 765432 00000101001l10010111011l DA转换器的转换特性,是指其输出模拟量和输入数字量之 间的转换关系。图示是输入为3位二进制数时的DA转换器的 转换特性。理想的DA转换器的转换特性,应是输岀模拟量 与输入数字量成正比。即:输出模拟电压=KⅩD或输出模 拟电流=KXD。其中K或K为电压或电流转换比例系数,D 为输入二进制数所代表的十进制数。如果输入为n位二进制 数dn n-1n-2…100, 则输出模拟电压为: o=Kn(dn1·2n+dn222+…+d12+do·2)

7 6 5 4 3 2 1 0 000 001 010 011 100 101 110 111 uo (V) D 转 换 特 性 D/A转换器的转换特性，是指其输出模拟量和输入数字量之 间的转换关系。图示是输入为3位二进制数时的D/A转换器的 转换特性。理想的D/A转换器的转换特性，应是输出模拟量 与输入数字量成正比。即：输出模拟电压 uo =Ku×D或输出模 拟电流io =Ki×D。其中Ku或Ki为电压或电流转换比例系数，D 为输入二进制数所代表的十进制数。如果输入为n位二进制 数dn-1dn-2…d1d0，则输出模拟电压为： ( 2 2 2 2 ) 0 0 1 1 2 2 1 o 1 =  +  + +  +  − − − u K d − d d d n n n u n 

1212T型电阻网络数模转换器 R R R R A 2R 2R 2R 2R 2R 2R 0 01 0 数码d=1(=0、1、2、3),即为高电平时,则由其控制的 模拟电子开关S自动接通左边触点,即接到基准电压UR上; 而当d-=0,即为低电平时,则由其控制的模拟电子开关S自 动接通右边触点,即接到地

12.1.2 T型电阻网络数模转换器 1 0 1 0 1 0 1 0 R R R 2R 2R 2R 2R Rf S0 S1 S2 S3 d0 d1 d2 d3 UR uo A ∞ － + + 2R 2R 数码di=1（i=0、1、2、3），即为高电平时，则由其控制的 模拟电子开关Si自动接通左边触点，即接到基准电压UR上； 而当di=0，即为低电平时，则由其控制的模拟电子开关Si自 动接通右边触点，即接到地

d3d2d1d=0001时的电路: R e A R≤--,2R 2R 2RI 2R 2R 2R 用戴维南定理从 左至右逐级对各 R 虚线处进行等效。 A R 2R R 2R 2R 2R

R R R 2R 2R 2R 2R UR A 2R Rf uo ∞ － + + 2R d3d2d1d0=0001时的电路： 用戴维南定理从 左至右逐级对各 虚线处进行等效。 UR 21 R R R 2R 2R A Rf uo ∞ － + + 2R 2R R

Rf A R R RR2 R 2R A R 2 R R R R

UR 22 R R R 2R 2R A Rf uo ∞ － + + 2R UR 23 R R 2R A Rf uo ∞ － + + 2R

A 2R 由图可得输出电压为: R。U, R R+2R243R.24 由于ad=1、d3=d2=d1=0,所以上式又可写为: RU 03R.240

UR 24 R A Rf uo ∞ － + + 2R 由图可得输出电压为： 4 f R 4 f R o0 2 2 3 2  = − + = − R U R U R R R u 由于d0=1、 d3 =d2 =d1=0，所以上式又可写为： 4 0 f R o0 3 2 d R R U u  = −