數(shù)電第11章 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器ppt課件.ppt

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1、第11章數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器§11.1概述§11.2數(shù)模轉(zhuǎn)換器§11.3模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器（簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC）§11.1概述能夠?qū)?shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的電路。模數(shù)轉(zhuǎn)換器（簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC）能夠?qū)⒛M信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電路。非電模擬量電模擬量模數(shù)轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)或數(shù)字系統(tǒng)傳感器開關(guān)控制數(shù)模轉(zhuǎn)換模擬控制數(shù)字控制系統(tǒng)原理框圖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)原理框圖電模擬量模數(shù)轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)、傳輸、處理聲音或圖像聲音或圖像傳感器數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC和DAC是溝通模擬電路和數(shù)字電路的橋梁，也可稱之為兩者之間的接口，在各種系統(tǒng)中應(yīng)用很

2、廣。一、D/A轉(zhuǎn)換器的基本工作原理DAC實(shí)質(zhì)上是一個(gè)譯碼器（解碼器），將輸入的二進(jìn)制數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，并以電壓或電流的形式輸出。§11.2D/A轉(zhuǎn)換器D/A…(MSB)(LSB)D0Dn-2Dn-1D1vO(iO)DAC的輸出特性:DAC輸出特性000000110110100111001111103579111315vO/kDI1101DAC輸出模擬量的大小與輸入數(shù)字量大小成正比：兩個(gè)相鄰數(shù)碼轉(zhuǎn)換出的電壓值之間的差值，是信息所能分辨的最小量(1LSB)；最大輸入數(shù)字量對(duì)應(yīng)的輸出電壓值(絕對(duì)值)用FSR

3、表示。1LSBLeastSignificantBitFSRFullScaleRange將輸入的每一位二進(jìn)制代碼按其權(quán)值大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將代表各位的模擬量相加，則所得的總模擬量就與數(shù)字量成正比，這樣便實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。1、數(shù)/模轉(zhuǎn)換方法：2、D/A轉(zhuǎn)換器的一般構(gòu)成D/A轉(zhuǎn)換器一般由數(shù)碼緩沖寄存器、模擬電子開關(guān)、參考電壓、解碼網(wǎng)絡(luò)和求和電路等組成。數(shù)字量以串行或并行方式輸入，并存儲(chǔ)在數(shù)碼緩沖寄存器中；寄存器的輸出驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)數(shù)位上的電子開關(guān)，將在解碼網(wǎng)絡(luò)中獲得的相應(yīng)數(shù)位的權(quán)值送入求和電路

4、；求和電路將各位權(quán)值相加，便得到與數(shù)字量對(duì)應(yīng)的模擬量。n位數(shù)字量輸入模擬量輸出n位D/A轉(zhuǎn)換器方框圖數(shù)碼緩沖寄存器n位數(shù)控模擬開關(guān)解碼網(wǎng)絡(luò)求和電路參考電壓按解碼網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)不同，有權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC、倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)DAC、權(quán)電流型DAC等。二、權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器“權(quán)電阻”：電阻值的大小與對(duì)應(yīng)數(shù)字量的權(quán)重密切相關(guān)。di=1時(shí)，Si接VREF；di=0時(shí)，Si接地?！半娮娱_關(guān)”：1、電路構(gòu)成VREF+-uOd3d2d1d0I0I1I2I38R4R2RRIR/2S0S1S2S3LSBMSB權(quán)電阻雙向模擬開關(guān)求

5、和電路運(yùn)放組成反相求和電路實(shí)現(xiàn)各支路電流相加并轉(zhuǎn)換成電壓輸出。“求和電路”：運(yùn)放組成反相求和電路實(shí)現(xiàn)各支路電流相加并轉(zhuǎn)換成電壓輸出?！扒蠛碗娐贰保憾?、權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器2、工作原理運(yùn)放工作在線性區(qū)，虛地，U-=0。若di=0，?Si接地，?Ii=0若di=1，?Si接VREF，I0=VREF8RI1=VREF4R“權(quán)電阻”：電阻值的大小與有關(guān)數(shù)字量的權(quán)重密切相關(guān)。di=1時(shí)，Si接VREF；di=0時(shí)，Si接地?！半娮娱_關(guān)”：I=I3+I2+I1+I0輸入的數(shù)字量VREF+-uOd3d2d1d0I0

6、I1I2I38R4R2RRIR/2S0S1S2S3LSBMSBI2=VREF2RI3=VREFR二、權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器2、工作原理VREF+-uOd3d2d1d0I0I1I2I38R4R2RRIR/2S0S1S2S3LSBMSB對(duì)于n位的DAC，輸出電壓的計(jì)算式為：3、電路特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡單；（2）電阻的阻值相差較大，在位數(shù)多時(shí)，很難保證精度。輸出電壓的范圍：單位電壓極性與參考電壓相反。VREFVORF三、倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器1、電路構(gòu)成解碼電路中，電阻只有R和2R兩種，并構(gòu)成倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)

7、。當(dāng)di=1時(shí)，相應(yīng)的開關(guān)Si接到求和點(diǎn)；當(dāng)di=0時(shí)，相應(yīng)的開關(guān)Si接地。但由于虛短，求和點(diǎn)和地相連，所以不論開關(guān)如何轉(zhuǎn)向，電阻2R總是與地相連。流經(jīng)2R電阻上的支路電流與開關(guān)狀態(tài)無關(guān)。求和點(diǎn)虛地VREFVORF2、工作原理求和點(diǎn)虛地從每個(gè)節(jié)點(diǎn)向左看，等效電阻均為2R；整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的等效輸入電阻為R。2R2R2R2RRII2I4I8I16I2I4I8流入求和點(diǎn)的各支路電流為：流入求和點(diǎn)的電流為：運(yùn)算放大器的輸出電壓為：即輸出的模擬電壓uO正比于輸入的數(shù)字量NB，從而實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。VREFV

8、ORF②應(yīng)用：它是目前集成D/A轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換速度較高且使用較多的一種，如8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832，就是采用倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)。3、倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)DAC的特點(diǎn)：①優(yōu)點(diǎn)：電阻種類少，只有R和2R，提高了制造精度；而且支路電流同時(shí)流入求和點(diǎn)，不存在時(shí)間差，因而提高了轉(zhuǎn)換速度。四、權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器各支路恒流源的大小與對(duì)應(yīng)數(shù)字量的權(quán)重成正比。+-uORF-VREFS0S1S2S3i?D0D1D2D316I8I4I2I若Di=0，?Si接