《数字电路的分析与实践》课件-数模转换器的认知与基本应用

任务7.1数模转换器的认知与基本应用DAC的概念权电阻DAC的工作原理和主要参数DAC典型芯片DAC的特点及应用目录由于计算机只能处理数字信号，于是就产生了模拟信号和数字信号之间相互转换的问题。一、DAC的概念

数模转换即将数字量转换为模拟电量(电压或电流)，使输出的模拟电量与输入的数字量成正比。实现数模转换的电路称数模转换器

Digital-AnalogConverter，简称

D/A转换器或DAC。为何要进行数模和模数转换？模拟量数字量模拟量数字量传感器被控对象自然界物理量数模转换器应用举例二、数模和模数转换器应用举例数字信号物理量模拟信号压力传感器温度传感器流量传感器四路模拟开关数字控制计算机DAC模拟控制器模拟控制器液位传感器DACDAC…………模拟控制器模拟控制器生产控制对象

DACADC二、权电阻DAC的工作原理和主要参数1、D/A转换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。基本原理DAC的输入、输出关系图n位二进制数输入模拟电压输出转换特性图示为一个输入为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。二、权电阻DAC的工作原理和主要参数由T型电阻网络、模拟开关和一个电流电压转换电路(简称I/U

转换电路)组成。2、权电阻网络DAC的工作原理数码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UREF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。

输入代码Di为1时开关Si连到1端，连接到参考电压VREF上，此时有一支路电流Ii流向放大器的A节点。Di为0时开关Si连到0端直接接地，节点A处无电流流入。运算放大器为一反馈求和放大器，此处我们将它近似看作是理想运放。根据KCL电流定律，我们可得到流入节点A的总电流。i∑与输入的二进制数成正比，故而此网络可以实现从数字量到模拟量的转换。将上述结论推广到n位权电阻网络D/A转换器，输出电压的公式可写成：权电阻网络D/A转换器优点是电路简单，电阻使用量少，转换原理容易掌握；缺点是所用电阻依次相差一半，当需要转换的位数越多，电阻差别就越大，在集成制造工艺上就越难以实现。二、权电阻DAC的工作原理和主要参数（1）分辨率指D/A转换器模拟输出所能产生的最小电压变化量与满刻度输出电压之比。DAC的最小输出电压值ULSB

表示满度输出电压值，FSR即FullScaleRange例如，一个10位的DAC，分辨率为0.000978。DAC的位数越多，分辨率值就越小，能分辨的最小输出电压值也越小。二、权电阻DAC的工作原理和主要参数（2）转换精度指DAC实际输出模拟电压与理想输出模拟电压间的最大误差。要获得较高精度的D/A转换结果，除了正确选用DAC的位数外，还要选用低漂移高精度的求和运算放大器。它是一个综合指标，不仅与DAC中元件参数的精度有关，而且与环境温度、求和运算放大器的温度漂移以及转换器的位数有关。通常要求DAC的误差小于ULSB/2。二、权电阻DAC的工作原理和主要参数（3）转换时间指DAC在输入数字信号开始转换，到输出的模拟信号达到稳定值所需的时间。转换时间越小，转换速度就越高。三、DAC典型芯片DAC的特点及应用1、数模转换器DAC0832DAC0832内部结构和管脚排列DAC测试D7和D0分别为数据输入端的最高位和最低位，基准电压使用+5V，运算放大器使用LM358，使用±5V双电源供电。使用数字万用表直流电压20V挡，测量结果见下表。DAC测试结果