数字电子技术基础第九章模数与数模转换

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
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.
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
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
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。
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。
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
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
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，所以希望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
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
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பைடு நூலகம்可采用权电流型D/A转换器 。