第八章-数模和模数转换器PPT课件

Digital - Analog Converter，简称 D / A 转换器。
常见 权电阻网络 D / A转换器 权电流网络 D / A转换器
D/A 转换器
倒 T 形电阻网络 D / A转换器
模数转换是把模拟量转换为数字量的过程。
实现模数转换的电路称模数转换器。
Analog - Digital Converter，简称 A / D 转换器。
(3)当输入数字量 D3D2D1D0=1111 时，输出电压的值。
解： uO
-
- 10 24
(0
23
0
22
0
21
1
20)
0.625 V
uO
-
- 10 24
(1
23
0
22
0
21
1
20)
5.625 V
uO
-
- 10 24
(1
23
1
22
1
21
1
20)
9.375 V
第 8 章 数模和模数转换器
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8.2.2 R-2R 倒 T 形电阻网络 D/A转换器
一、 电路组成
模拟开关 D0
D1
D2
D3 iΣ
倒T型 电阻网络
0
10 S0
10 S1
10 S2
1 S3
RF
-
△
∞ +
+
uO
2R 2R I0 2R I12R I22R I3
R
R
R
I0
I1
I2
I3
I
VREF
电流电压 转换电路 (简称 I/U 转换电路)
D节点向左看去，
VREF
各节点对地的等效 电阻均为 R。
因此，由 VREF 流出的总电流 I 是固定不变的，其值为 位I =到V低RRE位F 的，电并流且分每别经为过：一I3个=节I2点、，I2电=流I4被、分I1 流= 一I8 半、I，0 =从1I6数。字量高
故流入求和运算放大器输入端的总电流 iΣ为
数模转换的基本原理
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n 位二 进制数
输入
…
Dn-1 Dn-2
D1 D0
D/A 转换器
uO 模拟电压输出
输入数字量 D = (Dn-1 Dn-2 D1 D0 ) 2 = Dn-1 2n-1 + Dn-2 2n-2 + + D1 21 + D0 20
输出模拟电压 uO 应正比于输入数字量的大小，即： uO = KD = K(Dn-1 2n-1 + Dn-2 2n-2 + + D1 21 + D0 20 )
21D1+
20D0
)
由于 iΣ= - i F ，故运算放大器的输出电压 uO为
uO= iF RF= -iΣRF
=
-RF
VREF 23R
(
23D3+
22D2+
21D1+
20D0
)
输出电压正 比于输入二进制
对于 n 位权电阻 D / A 转换器，则有
数，从而实现数
uO= -iΣRF
模转换。
=
-RF
VREF 2n-1R
第 8 章 数模和模数转换器
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二、 工作原理
当电子开关 S0 ~ S3 都接 1 端时，流入求和运算放大器输入 端的总电流 iΣ为
iΣ= I3+ I2+ I1+ I0
=
VREF 20R
D3+
VREF 21R
D2+
VREF 22R
D1+
VREF 23R
D0
=
VREF 23R
(
23D3+
22D2+
I
I
I
I
iΣ = 2 D3+ 4 D2+ 8 D1+ 16 D0
I = 24 ( 23D3+ 22D2+ 21D1+ 20D0 )
=
比例系数 K 是与电路结构有关的常数。也是输入数 字量最低位 D0 = 1、其余各位均为 0 时的模拟输出电压。
可见，uO ∝ D，uO 的大小反映了数字量 D 的大小。
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8.2.1 权电阻网络 D / A 转换器
一、 电路组成
权电阻网络
I0
I1
I2
23R 22R 21R
S0S1S2 Nhomakorabea1 01 0 1
I3 20R
S3 01
RF iF
iΣ A
-
△
∞ +
+
+
u-O
0
D0
D1
(LSB)
D2 D3 (MSB)
VREF 模拟开关
求和运算 放大器
模拟开关 Si 受各位输入数字量控制，当 Di =1 时，开关 Si 接到 1 端，电阻 Ri 与基准电压VREF相连；当 Di =0 时，开 关 Si 则接到 0 端，电阻 Ri 接地。
(
2n-1 Dn-1+
2n-2Dn-2+…+
21D1+
20D0 )
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如图所示权电阻网络D/A转换器中，设 n=4，VREF=-10v， RF=R/2，试求：
(1)当输入数字量 D3D2D1D0=0001 时，输出电压的值；
(2)当输入数字量 D3D2D1D0=1001 时，输出电压的值；
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三、权电阻网络 D / A 转换器的优缺点
权电阻 D/A 转换器的优点是电路简单，转换速 度也比较快；它的缺点是各个电阻的阻值相差很大， 而且随着输入二进制代码位数的增多，电阻的差值也 随之增加，难以保证电阻精度的要求，这给电路的转 换精度带来很大影响，也不利于集成化。
第 8 章 数模和模数转换器
模拟开关 Si 打向1侧时，相应 2R 支路接虚地； 打向0侧时，相应 2R 支路接地。故无论开关打向哪 一侧，倒 T 型电阻网络均可等效为下图。
第 8 章 数模和模数转换器
二、 工作原理
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2R 2R I0 2R I12R I22R I3 AR BR C R D
I0
I1
I2
I3
I
从 A、B、C 、
A / D 直接 A / D转换器 并联比较型 逐次逼近型 转换器 间接 A / D转换器 双积分型
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8.2 D/A 转换器
主要要求：
理解数模转换的基本原理。 理解常用 D/A 转换器的电路组成、工作原理、 特点及应用。 了解常用 D/A 转换器的主要参数。
第 8 章 数模和模数转换器
量
数字控制 计算机
量
D/A
转换器
电量
模拟 控制器
非电量
生产过程控制对象
控制操作
由此可见，模拟-数字转换器和数字-模拟转换器是数 字系统和模拟系统相互联系的桥梁，是数字系统中不可缺 少的组成部分。
第 8 章 数模和模数转换器
二、数模和模数转换的概念
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数模转换是把数字量转换为模拟量的过程。 实现数模转换的电路称数模转换器。
第 8 章 数模和模数转换器
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第 8 章 数模和模数转换器
概述 D/A 转换器 A/D 转换器 本章小结
第 8 章 数模和模数转换器
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8.1 概 述
主要要求：
理解数模和模数转换器的概念和作用。
第 8 章 数模和模数转换器
一、数模和模数转换器的作用
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模拟
数字
数字
模拟
模拟 电量 A/D 传感器 转换器