海南大学：《电子技术基础》课程教学课件（数字电子技术基础）09 数模与模数转换器 D/A and A/D Converter

9 数模与模数转换器 D/A and A/D Converter 9.0引言(ntroduction) 9.1D/A转换器(Digital Analog Converter) 9.2A/D转换器(Analog Digital Converter)

9.0 引言 (Introduction) 9.1 D/A转换器(Digital Analog Converter) 9.2 A/D转换器(Analog Digital Converter) 9 数模与模数转换器 D/A and A/D Converter

9.0 Introduction 模拟信号 A/D D/A 机 模拟信号 A/D D/A Converter Converter ◆AD:Analog to Digital.模拟信号转换成数字 信号.实现AD转换的电路称为AD转换器。 ◆D/A:Digital to Analog.数字信号转换成模拟 信号.实现D/A转换的电路称为AD转换器

9.0 Introduction 计 算 机 模 拟 信 号 模 拟 信 号 ◆A/D: Analog to Digital. 模拟信号转换成数字 信号. 实现A/D转换的电路称为A/D转换器 。 ◆D/A: Digital to Analog. 数字信号转换成模拟 信号. 实现D/A转换的电路称为A/D转换器 。 ··· ···A/D A/D Converter D/A D/A Converter

◆A/D转换器、D/A转换器的应用 功率放大执行机构 加热炉 D/A 数字控制计算机 多路开关 功率放大执行机构加热炉 A/D 多路开关 4信号放大- 温度传感器 信号放大温度传感器 *传感器(Sensor):温度、压力、流量、应力等. *计算机(Computer):进行各种数据处理（如滤波、 计算)、数据保存、打印，以及显示器显示字符、 曲线、图形、图象等

多路开关 数字控制计算机 D/A A/D 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 ◆A/D转换器、D/A转换器的应用 传感器(Sensor): 温度、压力、流量、应力等 . 计算机(Computer):进行各种数据处理 (如滤波、 计算 )、数据保存、打印, 以及显示器显示字符、 曲线、图形、图象等

10.1 Digital to Analog Converter 一.D/A转换器的基本原理 n-1 7 6 D/A 3 2 1 D 000001010011100101110111 *DoD1:输入的n位二进制数 *y。:与输入二进制数成比例的输出电压（或电流） *3位D/A转换器的转换特性

10.1 Digital to Analog Converter 一. D/A转换器的基本原理 1 001 2 010 3 011 4 100 5 101 6 110 7 111 D/A Dn-1 D 1 D 0 v o . vo /V 0 D 000  D0 ~Dn-1 : 输入的 n位二进制数  vo :与输入二进制数成比例的输出电压 (或电流 )  3 位D/A转换器的转换特性

二.倒T形电阻网络D/A转换器(4-bitD/A) ◆R-2R倒T形电阻解码网络 D3D为4位的数字量输入(D3为最高位) 运算放大器A构成求和电路 (LSB) (MSB) D09 2R2R 2R 2R 基准电压

二. 倒T形电阻网络D/A转换器(4-bit D/A) D0 D1 D2 D3 (LSB) (MSB) S0 S1 S2 S3 Rf + A vO 2R 2R +VREF 2R R R 2R 2R R ◆R-2R倒T形电阻解码网络 D3 ~D0 为4位的数字量输入(D3 为最高位) 运算放大器A构成求和电路 基准电压

◆模拟开关S由输入的数数字量D控制 *D=1:S:接（右边）A反相输入端-S接“虚地” *D=0:S,接（左边）A同相输入端-S接地。 D D 3 2R 地 虚 +VREF 地 *即不论S,接到哪边，电阻2R一端总是零电位

0 1 0 1 0 1 0 1 D0 D1 D2 D3 S0 S1 S2 S3 Rf + A vO 2R 2R +VREF 2R R R 2R 2R R ◆模拟开关Si 由输入的数数字量Di控制 即不论Si接到哪边, 电阻2R一端总是零电位。 Di =0: Si 接(左边) A同相输入端- Si接地。 Di =1: Si 接(右边)A反相输入端- Si接“虚地” 地 虚 地

2R 2R1名2R1g2R1片2t2 I= VREE R O+VREF 16 Doo D2 R 2R2R162R2R 2R1 流入 VREF 16 电流

R i I I 16 I 8 I 2 I 16 I 8 I 4 I 2 I 4 D0 D1 D2 D3 S0 S1 S2 S3 Rf + A vO 2R 2R +VREF 2R R R 2R 2R R 2R 2R +VREF 2R R R 2R 2R R I I 16 I 8 I 4 I 2 I 16 I 8 I 2 I 4 流入 求和 放大 器的 电流 R V I REF 

◆流入求和放大器的总电流和输出电压 3 +23 24×R =0 R1.VEE(D) 3 vo=-izR=-R 240 D30 0 2R2R162Rg2R14 2R1 +VREF

I I 16 I 8 I 2 I 16 I 8 I 4 I 2 I 4 D0 D1 D2 D3 S0 S1 S2 S3 Rf + A vO 2R 2R +VREF 2R R R 2R 2R R i ◆流入求和放大器的总电流和输出电压 )D( R V ) DDDD( RV i i i i REF REF 2 2222 2 30 413 22 31 40       )D( V RR Riv i i i f REF O f 2 2 30 4     

例1输入D3D2DD=1010B,求s和v。 2n20-2)=2n12+12=0 3 i222×R0 8R Yo=-izRy=- 5RVREF 8R 2R 2R +VREF

例1 输入D3 D2 D1 D0 =1010B, 求I 和vo . R V ( ) R V )D( R V i i REF REF i i REF 8 5 2121 2 2 2 13 4 30 4        R R V Riv REFf O f 8 5    0 1 0 1 D0 D1 D2 D3 S0 S1 S2 S3 Rf + A vO 2R 2R +VREF 2R R R 2R 2R R i

◆位输入数字量的总电流和输出电压 iy= VREE D2今-R三(D2) 3 n-l 24×R0 2n×R0 B.'g2(D,·2)→o=-R2”高 3 v0=-R24 RVer(D:) i=0 D19 Dn-1 2R +VREF

◆ n位输入数字量的总电流和输出电压 D0 D1 Dn-1 S0 S1 Sn-1 Rf + A vO 2R 2R +VREF 2R R R 2R R i ······ )D( R V i)D( R V i i ni n i i REF i i REF 2 2 2 2 10 30 4           )D( V RR v)D( V RR v i ni n i f REF O i i i f REF O 2 2 2 2 10 30 4        