数字电子技术基础第九章模数与数模转换
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电流的真 实方向也 如此
由图可见，T3～T0的基极是接在一起的，三极管的发射结压降VBE相同，则它们的发射极处于相同的 电位。在计算各支路的电流时，可以认为所有2R电阻的上端都接到了同一个电位上，因而电路的工作 状态与倒梯形电阻网络的工作状态一样。这时流过每个2R电阻的电流自左而右依次减少1/2。为了保 证所有三极管的发射结压降相等，在发射极电流较大的三极管中按比例地加大了发射结的面积，即T3 ～T0发射结面积之比为8:4:2:1，在图中T3～T0均采用了多发射极晶体管来表示，其发射极个数是8、4 、2、1。这样，在各BJT电流比值为8:4:2:1的情况下，T3～T0的发射极电流密度相等，结面积的比值 8:4:2:1，可使各发射结电压VBE相同。由于T3～T0的基极电压相同，所以它们的发射极e3、e2、e1、e0就 为等电位点。在计算各支路电流时将它们等效连接后，流入每个2R电阻的电流从高位到低位依次减少 1/2，各支路中电流分配比例满足8:4:2:1的要求。
算放大器。其内部电阻网络组成的 D/A转换电路如图所示，AD7520的 引脚图如图所示。
10
要使D/A转换器具有较高的精度，对电路中的参数有 以下要求：
（1）基准电压稳定性好；（2）倒T形电阻网络中R 和2R电阻的比值精度要高；
（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的整倍数递减，模拟开关的导通 电阻也相应地按2的整数倍递增。
由于在倒T形电阻网络D/A转换器中，各支路电流直 接流入运算放大器的输入端，它们之间不存在传输上 的时间差。电路的这一特点不仅提高了转换速度，而 且也减少了动态过程中输出端可能出现的尖脉冲。它 是目前广泛使用的D/A转换器中速度较快的一种。
三． 权电流型D/A转换器
为进一步提高D/A转换器的转换精度，可采用权电流型D/A转换器。
2IE3
vO i R f
R f VREF 2 4 R1
(D3
23
D2
22
D1 21
D0
20)
倒T
可推得n位倒T形权电流D/A转换器的输出电压
型电 阻网
vO
VREF R1
Rf 2n
n1
Di
2i
i0
络
vO
Rf R
VREF 2n
n1
[ (Di i0
2i )]
四． D/A转换器应用举例
000 001 010 011 100 101 110 111 D
根据解码网络的不同，D/A转换器分不同类型，常见的 有： 倒T型电阻网络D/A转换 权电阻网络D/A转换 权电流型D/A转换等
按模拟电子开关分，有 CMOS开关型D/A转换器 双极型D/A转换器
一、权电阻网络D/A转换器
权电阻D/A转换器电路 十分简单，但是，当数 字量的位数增多时，权 电阻数目增多，阻值范 围越来越大，权电阻阻 值的种类太多，集成电 路制造、权电阻的匹配 都比较困难，所以权电 阻D/A转换器的转换精 度受到了限制
i
i0
i1
i2
i3
D0
VREF 23 R
D1
VREF 22 R
D2
VREF 21 R
D3
VREF 20 R
VREF ( D0 D1 D2 D3 ) R 23 22 21 20
VREF 23 R
3 i0
(Di
2i )
vO i R f
R f R
VREF 23
3
(Di 2i )
i0
将输入数字量扩展到n位，则有：
vO
Rf R
VREF 2n
n1
[ (Di i0
2i )]
可简写为：vO=－KNB
其中：
K=
Rf R
VREF 2n
常用的CMOS开关倒T形电阻网络D/A转换器 的集成电路有AD7520（10位）等
AD7520是10位CMOS电流开关型 D/A转换器。芯片内含有倒梯形电 阻网络、CMOS电流开关和反馈电 阻（R=10K），该集成D/A转换器 在应用时必须外接参考电压源和运
DAC0808是8位权电流型D/A转换
器，其中D0～D7是数字量输入 端。
可算出，基准电流 I=VREF/R，
则流过各开关支路（从右到左）的电流分别为 I/2、I/4、I/8、I/16。 于是得总电流：
i
VREF R
( D0 24
D1 23
D2 22
D3 ) 21
VREF 24 R
3 i0
(Di
2i )
输出电压：
vO
i R f
Rf R
VREF 24
3
(Di 2i )
i0
二． 倒T形电阻网络D/A转换器（4位）
图中S0～S3为模拟电子开关，由输入数码Di控制， 当Di=1时，Si接运算放大器反相输入端（虚地），电流Ii流入求和电路； 当Di=0时，Si将电阻2R接地。 所以，无论Si处于何种位置，与Si相连的2R电阻均接“地”（地或虚地）。
电流的参 考方向
电流的真 实方向也 如此
vo
+
I=IREF
=
VREF R1
S3
S2
S1
S0
I
I
I
I
I
VREF
R1 VR+
Tr A2
2
T3
T2
4
8
16
16
T1
T0
Tc
VR— +
IREF
IE3
IE2
IE1
IE0
IEC
R
Biblioteka Baidu
2R
2R
2R
2R 2R
IBB
偏置 电流
VEE
R
R
R
IE3=I/2，IE2=I/4，IE1=I/8，IE0=I/16
电流的参 考方向
参考电压源VREF、运算放大器A2、R1、Tr、R与VEE组成基准电 流IREF产生电路，A2和R1、Tr的cb结组成电压并联负反馈电路 ，以稳定输出电压，即Tr的基极电压。Tr的集电结，电阻R到 VEE为反馈电路的负载，由于电路处于深度负反馈，根据虚短 的原理，其基准电流为：
I I REF
VREF R1
vO
i R f
R
f
(
I 2
D3
I 4
D2
I 8
D1
I 16
D0
)
I 24
Rf
(D3
23
D2
22
D1
21
D0
20)
I 24
Rf
3 i0
Di
2i
采用具有电流负反馈的BJT恒流源电路的权电流D/A转换器：
I REF
VREF R1
2IE3
(M SB)
(LSB)
Rf
D3
D2
D1
D0
iΣ
A1
第9章 数模与模数转换电路
9.1 D/A转换器
一． D/A转换器的基本原理
对于有权码，先将每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总模拟量，从而实现了数字/模拟 转换。
D0 D1
.. .
Dn-1 输入
D/A转换器
vo
输出
vo/V
7 6 5
4 3 2 1 0
由图可见，T3～T0的基极是接在一起的，三极管的发射结压降VBE相同，则它们的发射极处于相同的 电位。在计算各支路的电流时，可以认为所有2R电阻的上端都接到了同一个电位上，因而电路的工作 状态与倒梯形电阻网络的工作状态一样。这时流过每个2R电阻的电流自左而右依次减少1/2。为了保 证所有三极管的发射结压降相等，在发射极电流较大的三极管中按比例地加大了发射结的面积，即T3 ～T0发射结面积之比为8:4:2:1，在图中T3～T0均采用了多发射极晶体管来表示，其发射极个数是8、4 、2、1。这样，在各BJT电流比值为8:4:2:1的情况下，T3～T0的发射极电流密度相等，结面积的比值 8:4:2:1，可使各发射结电压VBE相同。由于T3～T0的基极电压相同，所以它们的发射极e3、e2、e1、e0就 为等电位点。在计算各支路电流时将它们等效连接后，流入每个2R电阻的电流从高位到低位依次减少 1/2，各支路中电流分配比例满足8:4:2:1的要求。
算放大器。其内部电阻网络组成的 D/A转换电路如图所示，AD7520的 引脚图如图所示。
10
要使D/A转换器具有较高的精度，对电路中的参数有 以下要求：
（1）基准电压稳定性好；（2）倒T形电阻网络中R 和2R电阻的比值精度要高；
（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的整倍数递减，模拟开关的导通 电阻也相应地按2的整数倍递增。
由于在倒T形电阻网络D/A转换器中，各支路电流直 接流入运算放大器的输入端，它们之间不存在传输上 的时间差。电路的这一特点不仅提高了转换速度，而 且也减少了动态过程中输出端可能出现的尖脉冲。它 是目前广泛使用的D/A转换器中速度较快的一种。
三． 权电流型D/A转换器
为进一步提高D/A转换器的转换精度，可采用权电流型D/A转换器。
2IE3
vO i R f
R f VREF 2 4 R1
(D3
23
D2
22
D1 21
D0
20)
倒T
可推得n位倒T形权电流D/A转换器的输出电压
型电 阻网
vO
VREF R1
Rf 2n
n1
Di
2i
i0
络
vO
Rf R
VREF 2n
n1
[ (Di i0
2i )]
四． D/A转换器应用举例
000 001 010 011 100 101 110 111 D
根据解码网络的不同，D/A转换器分不同类型，常见的 有： 倒T型电阻网络D/A转换 权电阻网络D/A转换 权电流型D/A转换等
按模拟电子开关分，有 CMOS开关型D/A转换器 双极型D/A转换器
一、权电阻网络D/A转换器
权电阻D/A转换器电路 十分简单，但是，当数 字量的位数增多时，权 电阻数目增多，阻值范 围越来越大，权电阻阻 值的种类太多，集成电 路制造、权电阻的匹配 都比较困难，所以权电 阻D/A转换器的转换精 度受到了限制
i
i0
i1
i2
i3
D0
VREF 23 R
D1
VREF 22 R
D2
VREF 21 R
D3
VREF 20 R
VREF ( D0 D1 D2 D3 ) R 23 22 21 20
VREF 23 R
3 i0
(Di
2i )
vO i R f
R f R
VREF 23
3
(Di 2i )
i0
将输入数字量扩展到n位，则有：
vO
Rf R
VREF 2n
n1
[ (Di i0
2i )]
可简写为：vO=－KNB
其中：
K=
Rf R
VREF 2n
常用的CMOS开关倒T形电阻网络D/A转换器 的集成电路有AD7520（10位）等
AD7520是10位CMOS电流开关型 D/A转换器。芯片内含有倒梯形电 阻网络、CMOS电流开关和反馈电 阻（R=10K），该集成D/A转换器 在应用时必须外接参考电压源和运
DAC0808是8位权电流型D/A转换
器，其中D0～D7是数字量输入 端。
可算出，基准电流 I=VREF/R，
则流过各开关支路（从右到左）的电流分别为 I/2、I/4、I/8、I/16。 于是得总电流：
i
VREF R
( D0 24
D1 23
D2 22
D3 ) 21
VREF 24 R
3 i0
(Di
2i )
输出电压：
vO
i R f
Rf R
VREF 24
3
(Di 2i )
i0
二． 倒T形电阻网络D/A转换器（4位）
图中S0～S3为模拟电子开关，由输入数码Di控制， 当Di=1时，Si接运算放大器反相输入端（虚地），电流Ii流入求和电路； 当Di=0时，Si将电阻2R接地。 所以，无论Si处于何种位置，与Si相连的2R电阻均接“地”（地或虚地）。
电流的参 考方向
电流的真 实方向也 如此
vo
+
I=IREF
=
VREF R1
S3
S2
S1
S0
I
I
I
I
I
VREF
R1 VR+
Tr A2
2
T3
T2
4
8
16
16
T1
T0
Tc
VR— +
IREF
IE3
IE2
IE1
IE0
IEC
R
Biblioteka Baidu
2R
2R
2R
2R 2R
IBB
偏置 电流
VEE
R
R
R
IE3=I/2，IE2=I/4，IE1=I/8，IE0=I/16
电流的参 考方向
参考电压源VREF、运算放大器A2、R1、Tr、R与VEE组成基准电 流IREF产生电路，A2和R1、Tr的cb结组成电压并联负反馈电路 ，以稳定输出电压，即Tr的基极电压。Tr的集电结，电阻R到 VEE为反馈电路的负载，由于电路处于深度负反馈，根据虚短 的原理，其基准电流为：
I I REF
VREF R1
vO
i R f
R
f
(
I 2
D3
I 4
D2
I 8
D1
I 16
D0
)
I 24
Rf
(D3
23
D2
22
D1
21
D0
20)
I 24
Rf
3 i0
Di
2i
采用具有电流负反馈的BJT恒流源电路的权电流D/A转换器：
I REF
VREF R1
2IE3
(M SB)
(LSB)
Rf
D3
D2
D1
D0
iΣ
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第9章 数模与模数转换电路
9.1 D/A转换器
一． D/A转换器的基本原理
对于有权码，先将每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总模拟量，从而实现了数字/模拟 转换。
D0 D1
.. .
Dn-1 输入
D/A转换器
vo
输出
vo/V
7 6 5
4 3 2 1 0