第十六讲 第章 DA转换器和AD转换器ppt课件.ppt

1 第十六讲 2 第9章D A转换器和A D转换器 内容提要及重点 1 D A转换器DAC的工作原理 性能指标 集成DAC及其应用 2 A D转换器DAC的工作原理 性能指标 集成ADC及其应用 重点 D A A D转换器工作原理 集成D A A D转换器的应用 3 9 1概述 主要内容 D A A D转换器的概念D A A D转换器的实际举例 4 1 D A A D转换器的概念 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 如图为一个锅炉加热信号采集和控制系统 2 D A A D转换器的实际举例 5 9 2D A转换器 主要内容 D A转换器的电路结构框图二进制权电阻网络D A转换器倒T型电阻网络D A转换器D A转换器的模拟输出与数字输入之间的关系D A转换器的3个主要技术参数集成DAC0832及其应用 6 9 2 1D A转换器的电路结构 基本原理 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 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 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 1 D A转换器的基本原理和转换特性 7 n位D A转换器的电路结构框图如图所示 D A转换器由数码寄存器 模拟电子开关 解码网络 求和电路及基准电压几部分组成 数字量以串行或并行方式输入并存储于数码寄存器中 寄存器输出的每位数码驱动对应的数位上的电子开关将在电阻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 2 D A转换器的电路结构框图 8 9 2 2二进制权电阻网络D A转换器 二进制权电阻网络D A转换器如图所示 1 电路结构 9 不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端 虚地 还是接到地 也就是不论输入数字信号是1还是0 各支路的电流是不变的 2 权电阻网络D A转换电路的工作原理 10 例9 14位二进制权电阻网络DAC如图9 5所示 设基准电压UREF 8V RF R 2 试求输入二进制数D3D2D1D0 1001时的输出电压值 解 将D3D2D1D0 1001代入得 11 9 2 3倒T型电阻网络D A转换器 R 2R倒T形电阻网络D A转换器电路 12 9 2 3倒T型电阻网络D A转换器 续 R 2R倒T形电阻网络的特点 R 2R倒T形电阻网络的特点为 分别从虚线A B C D处向右看的二端网络等效电阻都是R 不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端 虚地 还是接到地 也就是不论输入数字信号是1还是0 各支路的电流不变 13 输出电压表达式 从参考电压端输入的电流为 求和运算放大器的输出电压为 14 例9 34位R 2R倒T形电阻网络DAC如图9 7所示 设基准电压VREF 8V RF R 试求其最大输出电压值 解 将D3D2D1D0 1111代入 15 9 2 4权电流D A转换器 Di 1时 开关Si接运放的反相端 Di 0时 开关Si接地 4位权电流D A转换器 16 在恒流源电路中 各支路权电流的大小均不受开关导通电阻和压降的影响 这样降低了对开关电路的要求 提高了转换精度 17 实际的权电流D A转换器电路 电压恒定 各BJT的发射结电压相等 基准电流产生电路 18 9 2 5D A转换器的输出方式 19 双极性输出 1 实现方法首先将带符号的二进制数原码转换为2的补码NB 再变成偏移二进制码 经DAC 最后转换成与原码对应的模拟电压 20 21 9 2 6D A转换器的主要技术参数 1 分辨率 分辨率用输入二进制数的有效位数表示 在分辨率为n位的D A转换器中 输出电压能区分2n个不同的输入二进制代码状态 能给出2n个不同等级的输出模拟电压 分辨率也可以用D A转换器的最小输出电压VLSB 输入数字只有最低位为1 与最大输出电压VFSR 输入数字全为1 的比值来表示 22 2 转换误差 3 转换时间 输出建立时间 从输入数字信号起 到输出电压或电流到达稳定值时所需要的时间 称为转换时间 或输出建立时间 D A转换器的转换误差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 通常要求D A转换器的误差小于ULSB 2 D A转换器的分辨率和转换误差共同决定转换精度 23 9 2 7集成D A转换器及应用举例 DAC0832的逻辑符号和引脚图如图所示 24 DAC0832典型应用基本电路P242