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文档简介
.,1,DAC的原理,本次课重点,输出电压的计算,数字电子技术,数模转换器(D/A),退出,.,2,D/A转换器的基本原理,常见DAC转换器的分析,D/A转换器的主要参数,D/A转换器,CDA7524D/A转换器,.,3,数模转换是将数字量转换为模拟电量(电流或电压),使输出的模拟电量与输入的数字量成正比。实现这种转换功能的电路叫数模转换器(DAC)。,一、D/A转换器的基本原理,1、D/A转换器的定义:,一个n位二进制数可表示为D=dn-1dn-2d1d0,其中最高有效位MSB,最低有效位LSB的权依次为2n-1,2n-2,21,20。为了将数字量转换为模拟量,2、基本原理:,.,4,将二进制数的每一位按权的大小转换为相应的模拟量,然后将代表各位的模拟量相加,就得到与该数字量成正比的模拟量。,设输入数字量为D,输出模拟量为uo,则D/A转换的关系可表达为,k为比例系数,又叫转换系数,D为输入的n位二进制数。,.,5,DAC输入数字量与输出模拟量的对应关系称为DAC的转换特性。,图241为3位二进制数DAC的转换特性。,.,6,设输出电压的满度值为Uomax=7V,则3位二进制DAC有8个输出的模拟电压,即从0V到7V。由图可见,输出模拟量可以分为2n-1个阶梯等级,当最大输出电压Uomax确定后,输入数字量的位数越多,输出模拟量的阶梯间隔越小,相邻两组代码转换出来的模拟量之差越小,阶梯越接近为一条直线,这表明转换器的转换精度越高。,.,7,3、组成与分类:,(1)组成:,数字寄存器、模拟开关、基准电压源、电阻网络和放大器几个组成部分。,n位二进制DAC组成一般包括,.,8,(2)分类:,权电阻网络、T型电阻网络、倒T型电阻网络等几类。,按电阻网络不同可分成,二、常见D/A转换器的分析,1、T型电阻网络D/A转换器,.,9,图242T型电阻网络D/A转换器,.,10,可以看出,T型电阻网络有如下特点:,(1)从任何一个结点向左或向右到地或虚地端的等效电阻相等均为R。,(2)从任何一模拟开关到地或虚地端的等效电阻相等,均为3R。,模拟开关Si是接地还是接基准电压UREF,受输入的二进制码D3D2D1D0控制。总电流为,.,11,由运放的工作原理可知,输出电压uo为:,依次类推,n位T型电阻网络DAC,则输出电压为:,.,12,图243,2、R-2R倒T型电阻网络D/A转换器,.,13,R2R倒T形电阻网络的特点及转换原理:,因此,各模拟开关S3S2S1S0流过的电流分别为,,而与开关的状态无关。,从结点A、B、C、D向右看,其等效电阻均为R,基准电源的总电流为,电流每流过一个结点,就均分为两路相等的电流。,.,14,流入求和运算放大器的电流为:,这样就实现了数字量到模拟量的转换。,.,15,求和运算放大器的输出电压,当Rf=R时,,如果是n位的DAC,并设Rf=R,则uo的表达式为,倒T形电阻网络由于流过各支路的电流恒定不变,故在开关状态变化时,不需电流建立时间,所以该电路转换速度快,尖峰脉冲干扰较小,是使用最广泛的一种D/A转换器。,.,16,2.转换误差和转换精度,3.转换速度,三、D/A转换器的主要参数,1.分辨率,.,17,分辨率说明D/A转换器分辨最小输出电压的能力,通常用最小输出电压与最大输出电压之比表示。,所谓最小输出电压ULSB指当输入的数字量仅最低位为1时的输出电压,而最大输出电压UOMAX是指当输入数字量各有效位全为1时的输出电压。,对于一个n位的D/A转换器,分辨率可表示为,其中n为输入数字量的位数。该D/A转换器能够分辨的最小电压为,。,.,18,转换误差是指D/A转换器输入端加最大数字量时,实际输出的模拟电压与理论输出模拟电压的最大误差。,。,通常要求D/A转换器的误差小于,.,19,转换速度是指D/A转换器从数码输入开始,到输出的模拟电压达到稳定值所需的时间,也称为转换时间。,转换时间越小,工作速度就越高。,如5G7520/AD7541的转换时间小于500ns,一般取输入由全0变成全1或反之,其输出达到稳定值所需要的时间。,.,20,CDA7524是CMOS8位并行D/A转换器。,四、CDA7524D/A转换器,电源电压VDD可在+5+15V之间选择。具有电阻网络和电子模拟开关及数据锁存器,还有片选控制和数据输入控制端,便于和微处理器进行接口的D/A转换器,多用于微机控制系统中。
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