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3、正确理解D/A、A/D转换器的主要参数。,1、掌握倒T形电阻网络D/A转换器(DAC)、集成D/A转换器的工作原理及相关计算。,2、掌握并行比较、逐次比较、双积分A/D转换器(ADC)的工作原理及其特点。,教学基本要求,9模数与数模转换器,ADC和DAC已成为计算机系统中不可缺少的接口电路。,将温度、压力、流量、应力等物理量转换为模拟电量。,计算机进行数字处理（如计算、滤波）、保存等,用模拟量作为控制信号,概述,将数字量转换为与之成正比模拟量。,1.概述,9.1D/A转换器,1、数/模转换器:,O=KNB,数字量是用代码按数位组合而成的，对于有权码，每位代码都有一定的权值，如能将每一位代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的模拟量，从而实现数字量-模拟量的转换。,实现D/A转换的基本思想,NDb424b323b222b121b020124123022021120,将二进制数ND(11001)B转换为十进制数：按权展开求和,9.1.1D/A转换的基本原理,D/A转换器的组成:,DAC的数字数据可以并行输入也可串行输入,存放输入数字量的各位数码,由输入数字量控制,产生权电流,将权电流相加，产生与输入成正比的模拟电压,实现D/A转换的原理电路,，,，,D/A转换器的分类:,按解码网络结构分类,T型电阻网络DAC,倒T形电阻网络DAC,权电流DAC,权电阻网络DAC,按模拟电子开关电路分类,CMOS开关型DAC,双极型开关型DAC,电流开关型DAC,ECL电流开关型DAC,D/A转换器,9.1.2倒T形电阻网络D/A转换器,Di=0,Si则将电阻2R接地Di=1,Si接运算放大器反相端，电流Ii流入求和电路,电阻网络,模拟电子开关,求和运算放大器,输出模拟电压,输入4位二进制数,根据运放线性运用时虚地的概念可知，无论模拟开关Si处于何种位置，与Si相连的2R电阻将接“地”或虚地。,1、4位倒T形电阻网络D/A转换器,基准电压,电阻网络模拟电子开关求和运算放大器,D/A转换器的倒T形电阻网络,基准电源VREF提供的总电流为：I=？,流过各开关支路的电流：I3=？I2=？I1=？I0=？,I/4,I/8,I/16,R,R,R,R,I/2,I/4,I/8,I/16,I/2,I3,I2,I1,I0,流入每个2R电阻的电流从高位到低位按2的整数倍递减。,I3=VREF/2R,I2=VREF/4R,I1=VREF/8R,I0=VREF/16R,流入运放的总电流：,iI0+I1+I2+I3,输出模拟电压：,4位倒T形电阻网络DAC的输出模拟电压：,n位倒T形电阻网络DAC有：,令：,则,O=KNB,在电路中输入的每一个二进制数NB，均能得到与之成正比的模拟电压输出。,AD7533D/A转换器,使用:1)要外接运放；2)运放的反馈电阻可使用内部电阻，也可采用外接电阻。,2.集成D/A转换器,10位CMOS电流开关型D/A转换器,关于D/A转换器精度的讨论,(1)基准电压稳定性好。,(2)倒T形电阻网络中R和2R电阻比值的精度要高。,(4)运放的零点漂移要小。,为进一步提高D/A转换器的精度，可采用权电流型D/A转换器。,为提高D/A转换器的精度，对电路参数的要求：,(3)每个模拟开关的开关电压降要相等。为实现电流从高位到低位按2的整数倍递减，模拟开关的导通电阻也相应地按2的整数倍递增。,Di=1时，开关Si接运放的反相端;,Di=0时，开关Si接地。,9.1.3权电流D/A转换器,1.4位权电流D/A转换器,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。,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,+,+,-,9.1.4D/A转换器的输出方式,常用双极性编码,*表中VLSB=VREF/256,对比偏移二进制码与无符号二进制码：在形式上相同，实际上它是将二进制码对应的模拟量的零值偏移至80H，偏移后的数中，只有大于128的才是正数，而小于128的原数是负数。因此，若将单极性8位D/A转换器的输出电压减去80H所对应的模拟量VREF/2就可得到极性正确的偏移二进制码输出电压。D/A转换器输入的带符号数一般表示为2的补码形式，要实现双极性输出，首先要将它转换为偏移二进制码，然后再输入到上述D/A转换电路中就可以了。,双极性输出实现的原理：,9.1.5D/A转换器的主要技术指标,分辨率：其定义为D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。n位DAC最多有2n个模拟输出电压。位数越多D/A转换器的分辨率越高。,分辨率也可以用能分辨的最小输出电压与最大输出电压之比表示。n位D/A转换器的分辨率可表示为,1、分辨率,2、转换精度：,转换精度是指对给定的数字量，D/A转换器实际值与理论值之间的最大偏差。,产生原因：由于D/A转换器中各元件参数值存在误差，如基准电压不够稳定或运算放大器的零漂等各种因素的影响。,几种转换误差：有比例系数误差、失调误差和非线性误差等,9.1.6集成D/A转换器的应用,(1)数字式可编程增益控制电路,Iout1I0+I1+I2+I9,根据虚断有:,(2)脉冲波产生电路,74163具同步清零功能,74163和与非门构成十进制计数器：00001001,掌握D/A转换器的组成及转换原理、主要技术指标。,作业：P4629.1.1、9.1.6,
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