第八章数模转换与模缴转换 模拟量与数字量之间的相互转换，在 电子电器设：备的检测、控制系统中应用十 →数模转换 分广泛，把模拟量转换成数字量的过程叫 ◆模数转换 做模/数转换，把完成这种功能的电路叫 做模/数转换器，简称ADC。把数字量转 ◆本章小结 换成模拟量的过程叫做数模转换，把完 成这种功能的电路叫做数模转换器。简 称DAC。 ac美
1 back 模拟量与数字量之间的相互转换，在 电子电器设备的检测、控制系统中应用十 分广泛，把模拟量转换成数字量的过程叫 做模/数转换，把完成这种功能的电路叫 做模/数转换器，简称ADC。把数字量转 换成模拟量的过程叫做数/模转换，把完 成这种功能的电路叫做数/模转换器，简 称DAC。 数模转换 模数转换 本章小结 第八章 数模转换与模数转换
第一节数/模转换器 一、数/模转换原理 DAC是将输入二进制码的每一位先转换成与其数值成正比例的电压或电流模拟 量，然后把这些模 基准电压源VREF 0 输入寄存器 电子模拟开关 电阻译码网络 求和放大器 Vo模拟量 输出 n位 RE=R 二、倒T型电阻网络DAC Do D D D N Vp A+ 1..电路组成 倒T型电阻网络DAC是由电阻译码组A话 网络(R和2R)、电子开关(SS3)和 2R 2R 3 运算放大器(A、)三部分组成。 D-1
第一节 数/模转换器 一、数/模转换原理 DAC是将输入二进制码的每一位先转换成与其数值成正比例的电压或电流模拟 量，然后把这些模拟量相加，即得与输入的数字量成正比的模拟量。 DAC组成框图 二、倒T型电阻网络DAC 1. 电路组成 倒T型电阻网络DAC是由电阻译码 网络（R和2R）、电子开关（S0~S3）和 运算放大器（A、RF）三部分组成。 倒T型电阻网络DAC
2.工作原理 2 (1)电阻译码网络由R和2R两种电阻构成T型结构。电子开关SoS,分别由二 进数D,~D,控制，当D=1时S接运算放大器的输入端N(为虚地)，而D0时S接地 端。从基准电源VF看进去整个电阻网络的等效电阻为R,因此基准电源提供的电流 为 l= V REE =S,7+S2 +S 流入运算放大器反相端的电流 8 =3 +S22 +5 0 16 用二进制数DoD3取代So~S3,得 (15-1) (2)运算放大器 运算放大器的作月。=(2D,+2D,+2D+2°D,)成与输 入数字量成正比的模拟电压输出，运算放大奋西电压：V。红 将式(15-1)代入上式，R时， (15-2)
2.工作原理 （1）电阻译码网络 由R和2R两种电阻构成T型结构。电子开关S0~S3分别由二 进数D0~D3控制，当Di=1时Si接运算放大器的输入端IN-（为虚地），而Di=0时Si接地 端。从基准电源VREF看进去整个电阻网络的等效电阻为R，因此基准电源提供的电流I 为 流入运算放大器反相端的电流 用二进制数D0~D3取代S0~S3，得 （15-1） （2）运算放大器 运算放大器的作用是将电阻网络的输出电流IΣ转换成与输 入数字量成正比的模拟电压输出，运算放大器的输出电压：vo= - IΣ ·RF 将式（15-1）代入上式，RF=R时，得 （15-2） R V I REF 2 4 8 16 3 2 1 0 I S I S I S I i S (2 2 2 2 ) 2 0 0 1 1 2 2 3 3 4 REF o D D D D V v 2 4 8 16 3 2 1 0 I S I S I S I i S
(3)电子模拟开关S:由于开关S的作用是在输入数码信号D控制下，将电阻 网络接到放大器的输入端或地端去，它好像一个单刀双掷开关，故常称它为模拟开 关，电子模拟开关可以由场效应管或三极管构成。 .co A 模拟开关 o-Vcc R 2R R 秧拟开天电玲图 秧队开大守双 ●当D,=时，V,截止，与地端断开；此时由于V的发电压升高，相应的V, 导通能力加强，使V,导通，将电阻网络接至运放的反相输入 ●当D,=0时，V导通能力加强，使V,导通，与地端接通；此时由于V,的发射极 电压降低，相应的V2导通能力诚弱，使V截山卢运放的反相输入端断开，将电阻 网络接至地端
（3）电子模拟开关Si 由于开关Si的作用是在输入数码信号Di控制下，将电阻 网络接到放大器的输入端或地端去，它好像一个单刀双掷开关，故常称它为模拟开 关，电子模拟开关可以由场效应管或三极管构成。 模拟开关电路图 模拟开关等效电路 当Di ＝l时， V3截止，与地端断开；此时由于V1的发射极电压升高，相应的V2 导通能力加强，使V4导通，将电阻网络接至运放的反相输入端。 当Di ＝0时，Vl导通能力加强，使V3导通，与地端接通；此时由于V1的发射极 电压降低，相应的V2导通能力减弱，使V4截止，与运放的反相输入端断开，将电阻 网络接至地端
三、DAC的主要参数指标 1.转换精度 指实际转换特性曲线与理想转换特性曲线之间的最大偏差，也称最大静态转换 误差。产生偏差的主要原因是模拟开关的导通电压、电阻网络的电阻值不尽相等等因 素所致。 2.分辨率 它反映分辨输出最小电压的能力，即指输入数字量只有最低有效位为1时输出的 最小电压值与输入数字量所有有效位为1时输出的最大电压值之比。对n位DAC,分辨 率为。位数越多，分辨率越高。 10-1 ≈0.1 例如，一个10位DAC,输出电压满量程为8V,则它的分辨率为 %,能 分辩输出的最小电压值为8V×0.1%=8mV。 3.y 转换速度 是指输入数字量到输出模拟量所需的时间，用于衡量数模转换快慢的重要参数。 高速系统中应可靠考虑选用转换速度快的DAC
三、DAC的主要参数指标 1. 转换精度 指实际转换特性曲线与理想转换特性曲线之间的最大偏差，也称最大静态转换 误差。产生偏差的主要原因是模拟开关的导通电压、电阻网络的电阻值不尽相等等因 素所致。 2. 分辨率 它反映分辨输出最小电压的能力，即指输入数字量只有最低有效位为1时输出的 最小电压值与输入数字量所有有效位为1时输出的最大电压值之比。对n位DAC，分辨 率为。位数越多，分辨率越高。 例如，一个10位DAC，输出电压满量程为8V，则它的分辨率为 %，能 分辩输出的最小电压值为8V×0.1%=8mV。 3. 转换速度 是指输入数字量到输出模拟量所需的时间，用于衡量数模转换快慢的重要参数。 高速系统中应可靠考虑选用转换速度快的DAC。 0.1 2 1 1 10