精品课件-数字电子技术-第7章

(D3 23 +D2
22
+D121+D0 20 )
（7.1.2）
第7章 数/模(D/A)与模/数(A/D)转换器
对于n位输入的权电阻网络D/A转换器， 当负反馈电阻取 为R/2时， 输出电压为
vO
=
VREF 2n
(Dn1 2n1 +Dn2 2n2 + …
+D121+D0 20 )
=
VREF 2n
第7章 数/模(D/A)与模/数(A/D)转换器
第７章 数/模(D/A)与模/数(A/D)转换器
7.1 D/A转换器 7.2 A/D转换器 7.3 集成D/A转换器Multisim 10仿真实验 实验与实训 本章小结 习题
第7章 数/模(D/A)与模/数(A/D)转换器
7.1 D/A 7.1.1 权电阻网络D/A
第7章 数/模(D/A)与模/数(A/D)转换器
由图7.1.2所示电路还可以看出， 由于工作在线性反相 输入状态的运算放大电器的反相输入端相当于接地（虚地）， 所以无论模拟开关Si合于何种位置， 与Si相连的倒T型2R电阻 支路从效果上看总是接“地”的， 即流经每条倒T型2R电阻 支路的电流与模拟开关Si的状态无关； 从R—2R倒T型电阻网 络的A、 D、 C、 D每个节点向左看， 每个二端网络的等效 电阻均为R， 故从基准电压UREF输出的电流恒为I=UREF/R， 而流经倒T型2R电阻支路的电流从高位到低位按2的负整数幂 递减， 从右到左分别为I3=I/2， I2=I/4， I1=I/8 ， I0=I/16。
第7章 数/模(D/A)与模/数(A/D)转换器
由图7.1.2所示电路， 有
iΣ =I3 +I2 +I1+I0
=
VREF R
(D3
1 21
+D2
1 22
+D1
1 23
+D0
1 24
)
= VREF 24R
3
Di 2i
i=0
（7.1.4）
第7章 数/模(D/A)与模/数(A/D)转换器
对于n位输入的R—2R倒T型电阻网络D/A转换器， 当负反 馈电阻取为R时， 有
第7章 数/模(D/A)与模/数(A/D)转换器
4个电子开关S3、 S2、 S1、 S0的状态分别受输入数字量 D3、 D2、 D1、 D0的取值控制。 当输入数字量Di=1时， 开关 Si合向1端与基准电压UREF连接， 有电流Ii流向∑点； 当输入 数字量Di=0时， 开关Si合向0端与地连接， 没有电流Ii流向 ∑点。 根据线性应用反相输入放大电路的特性， 由图7.1.1 所示电路， 有
输出电压为
iΣ
=
VREF 2nR
n-1
Di 2i
i=0
（7.1.5）
vO
=
iΣR
f
=
Rf R
VREF 2n
n 1 i=0
Di
2i
=
VREF 2n
n 1
Di 2i
i=0
（7.1.６）
第7章 数/模(D/A)与模/数(A/D)转换器
7.1.3 D/A D/A转换器的主要技术指标有分辨率、 转换精度、 转换
第7章 数/模(D/A)与模/数(A/D)转换器
2. 在图7.1.1所示电路中， 4位权电阻23R、 2２R、 21R、 20R的大小是分别按4位二进制数的位权大小取定的， 分别表 示4位二进制数中各位二进制数值对应的权电阻阻值。 D3D2D1D0表示输入数字量N的4位二进制数， 模拟电子开关Si受 输入第i位数字量Di的控制。 权电阻网络中最低位（对应D0） 的阻值最大， 为23R， 然后依次减半， 最高位（对应D3）的 阻值最小， 为20R。
R
vO = iΣRf
Rf
=
R 2
= (I3 +I2 +I1+I0 )
2
（7.1.1）
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而
I3
=
VREFD3 20R
，
I2
=
VREFD2 21R
， I1
=
VREFD1 22R
，I0
=有
vO
=
VREF 24
时间及温度系数等。 1. 分辨率是D/A转换器对输入微小量变化敏感程度的表征，
1. 4位权电阻网络D/A转换器如图7.1.1所示。 它主要由权 电阻网络D/A转换电路和求和运算放大器组成。 其中， 权电 阻网络是核心， 求和运算放大器构成了一个电流电压变换器， 将流过各权电阻的电流相加， 并转换成与输入数字量成线性 比例的模拟电压输出。
第7章 数/模(D/A)与模/数(A/D)转换器 图7.1.1 4位权电阻网络D/A转换器
第7章 数/模(D/A)与模/数(A/D)转换器
7.1.2 R—2R倒T型电阻网络D/A 1. 4位R—2R倒T型电阻网络D/A转换器电路如图7.1.2所示。
R—2R倒T型电阻网络D/A转换器主要由R—2R倒T型电阻网络、 电子模拟开关和求和运算放大器组成。 与权电阻网络相比， 它只有R和2R两种阻值的电阻， 这对于集成工艺非常有利。 同样， 通过一个将电流变换成电压的求和运算放大器， 将流 过各倒T型2R电阻支路的电流相加， 并转换成与输入数字量 成线性比例的模拟电压输出。
第7章 数/模(D/A)与模/数(A/D)转换器 图7.1.2 4位R—2R倒T型电阻网络D/A转换器
第7章 数/模(D/A)与模/数(A/D)转换器
2. 与图7.1.1所示电路相同， 在图7.1.2所示电路中， 4个 电子模拟开关S3、 S2、 S1、 S0的状态分别受输入数字量D3、 D2、 D1、 D0的取值控制， 当输入数字量Di=1时， 开关Si合 向1端， 将相应的倒T型2R电阻支路与求和运算放大器的反相 输入端连接； 当输入数字量Di=0时， 开关Si合向0端， 将相 应的倒T型2R电阻支路与地连接。
n 1
Di 2i
i=0
（7.1.3）
第7章 数/模(D/A)与模/数(A/D)转换器
权电阻网络D/A转换器的优点是结构比较简单， 使用的 电阻元件较少， 转换速度较快；缺点是各个电阻的阻值相差 较大， 尤其是在输入数字量的位数较多时， 例如8位时， 如果取权电阻网络中最小的电阻为R=10 kΩ， 那么最大的电 阻阻值将达到1.28 MΩ， 两者相差128倍之多。 在阻值如此 大范围变化的情况下， 要严格保持每个电阻阻值的精度， 并 依次相差一半的要求是十分困难的， 尤其对制作集成电路更 加不利。