数字电子技术基础第九章模数与数模转换

Note that the excess-2n numbers are just the two’s complement numbers with the sign bit reversed!
The excess-4 representation given in the table is produced by adding (100)2 to the 3-bit two’s complement code
二进制数没有符号位 ，全是数值位
DAC0808 D/A转换器输出与输入的关系（ 设VREF=10V）
AD7520的单极性输出
(二)双极性输出方式
因为在数字系统中数值通常是带符号的，以希望D/A转换 器能够把带符号的二进制数输入转换成正负极性的模拟电压 输出。
Excess or Biased Representations
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：
输出电压：
将输入数字量扩展到n位，则有：
可简写为：vO=－KNB 其中：
K=
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
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。
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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。
倒T 型电 阻网 络
四． D/A转换器应用举例
DAC0808是8位权电流型D/A转换
器，其中D0～D7是数字量输入 端。
用这类器件构成的D/A转换器时， 需要外接运算放大器和产生基 准电流用的电阻R1。
当VREF=10V、 R1=5kΩ、 Rf=5kΩ时， 输出电压为：
(一)单极性输出方式
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D，i=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
数字电子技术基础第九章模 数与数模转换
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。
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
An excess-K representation of a code C is formed by adding the value K to each code word of C .
Excess representations are frequently used in the representation of the exponents of floating point numbers so that the smallest exponent value will be represented by all zeros.
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：
可推得n位倒T形权电流D/A转换器的输出电压
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 。
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：
IE3=I/2，IE2=I/4，IE1=I/8，IE0=I/16
电流的参 考方向
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。
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