(5版)数模和模数转换PPT课件
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DAC0808电路结构框1图8
已知VREF=10V
RR 5k RF 5k
voR 2F 8ID nR 2F 8V R RRED Fn1 28D 0n
19
四、具有双极性输出的D/A转换器
符号位求反
接一偏置电流
20
表11.2.1 输入为3位二进制补 码时要求D/A转换器的输出
补码输入 除符号位 对应的十 的原码 进制数
22
23
11.2.4 开关树型D/A转换器（了解）
若d2d1d0=011 有用路： 3/8VREF— S01——S11— S20—Vo Vo=3/8VREF
24
11.2.5 权电容网络D/A转换器（了解） 25
五、D/A转换器的主要参数 1.D/A转换器的转换精度
（1）分辨率：D/A转换器理论上可达到的精度。 分辨率可以用输入二进制数码的位数给出。 分辨率也可用D/A转换器能够分辨出来的最小输
第 十一 章
数－模和模－数转换
习题:11.1; 11.2; 11.3; 11.6; 11.7; 11.13; 11.14
教学内容
§11.1 概述 §11.2 D/A转换器 §11.3 A/D转换器
教学要求
1、掌握DAC和ADC的定义及应用； 2、了解DAC的组成、倒T型电阻网络、集 成D/A转换器、转换精度及转换速度； 3、了解ADC组成、逐次逼近型A/D转换器、 积分型A/D转换器、转换精度及转换速度。
11.1 概述
模－数转换（A/D转换）：将模拟信号转换为数 字信号。实现A/D转换的电路称为A/D转换器，简 写为ADC(Analog-Digital Converter)
数－模转换（D/A转换）：将数字信号转换为模 拟信号。实现D/A转换的电路称为D/A转换器，简 写为DAC(Digital-Analog Converter)
d2 d1d0 d1 d0 0 1 1 1 1 +3 0 1 0 1 0 +2 0 0 1 0 1 +1 0 00 0 0 0 1 1 1 0 1 -1 1 1 0 1 0 -2 1 0 1 1 1 -3 1 0 0 1 0 0 -4
要求的 输出电 压
+3V +2V +1V 0V -1V -2V -3V -4V
阻的影响。 15
vo iRF
wenku.baidu.com
RF
(I 2
d3
I 22
d2
I 23
d1
I 24
d0)
RFI 24
(d323
d222
d121
d020)
16
为减少电阻阻值的种类，在实用的权电流型D/A转换器 中，经常利用倒T形电阻网络的分流作用产生一组所需的恒 流源。
按比例加大发射结的面积 17
16（COMP） 外接补偿电容 端
表11.2.2 具有偏移的 D/A转换器的输出
原码输入 无偏移 时的输 出
d2 d1d0
111
+7
110
+6
101
+5
100
+4
011
+3
010
+2
001
+1
000
0
偏移负4V 后的输出
+3V +2V +1V 0V -1V -2V -3V -4V
21
数字输入Dn=100时，要求输出Vo=0，即IR=0 , VB/RB=iΣ=- VREF Dn /(23R)= - VREF 22/(23R)= - VREF /2R VREF 与VB的极性应相反，符合极性要求时，由下式得VB、RB VB/RB=iΣ=VREF /2R
d0
取RF=R/2
vo V 2 R 4E (d F 32 3 d 22 2 d 12 1 d 02 0)
7
n位权电阻网络D/A转换器，当反馈电阻取为 R/2时，输出电压的计算公式：
v o V 2 R n( E d n 1 F 2 n 1 d n 2 2 n 2 . .d .1 2 1 d 0 2 0 )
11.2 D/A转换器
将数字信号转换为模拟信号的电路。
例如：对于0 ~ 5V的直流电压，计算机用8位数字 量来描述时：
最小值（）B = 0对应0V， 最大值（）B = 255 对应 5V， 中间值（）B = 127 对应2. 5V 等 D/A的任务是接收到一个数字量后，给出一个 相应的电压。比如收到（）B ，应给出幅度为 1.25V 的电压。
10
i2 Id34 Id28 Id11I6 d0 取RF=R
I VREF R
v o R i V 2 R 4E (d 3 F 2 3 d 2 2 2 d 1 2 1 d 0 2 0 )
11
n位输入的倒T形电阻网络D/A转换器，当反馈 电阻取为R时，输出电压的计算公式：
v o V 2 R n( E d n 1 F 2 n 1 d n 2 2 n 2 . .d .1 2 1 d 0 2 0 )
优点： （1）只有R和2R两种阻值的电阻，可达到较高的 精度； （2）各支路电流恒定不变，在开关状态变化时， 不需电流建立时间，所以电路转换速度高，使用 广泛。
12
CB7520电路原理图
13
三、权电流型D/A转换器
恒流源
14
恒流源模型：
Ii
VB
VEEVBE REi
只要电路工作时保证VB和VEE稳定不变，则 三极管的集电极电流即可保持恒定，不受开关内
输出电压的变化范围:
2n 1 0~ 2n VREF
优点：结构简单，所用的电阻元件数很少。
缺点：各电阻的阻值相差较大，不能保证有很 高的精度。
8
二、倒T形电阻网络D/A转换器
求和放大 器
电阻网络
模拟电子开关
9
由于V-≈V+=0,所以开关S合到哪一边，都相当 于接到了“地”电位，流过每条电路的电流始终不 变。可等效为：
5
一、权电阻网络D/A转换器
电阻网络
求和放大 器
模拟电子开关
参考电压
6
集成运放通过RF接入负反馈，有虚短，V-≈V+=0
v o R F i R F ( I 3 I 2 I 1 I 0 )
I3
VR E F R
d3
I2
VR E F 2R
d2
I1
VREF 22 R
d1
I0
VR 23
EF
R
出电压与最大输出电压(FSR)的比值来表示。10位 D/A转换器的分辨率为：
26
（2）转换误差：D/A转换器实际上能达到的转换精度。 可以用输出电压满刻度值(FSR)的百分数表示，
也可用最低位有效值的倍数表示。
如：转换误差为0.5LSB，表示输出模拟电压的 绝对误差等于当输入数字量的LSB＝1时，其余各位 均为0时输出模拟电压的一半。
已知VREF=10V
RR 5k RF 5k
voR 2F 8ID nR 2F 8V R RRED Fn1 28D 0n
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四、具有双极性输出的D/A转换器
符号位求反
接一偏置电流
20
表11.2.1 输入为3位二进制补 码时要求D/A转换器的输出
补码输入 除符号位 对应的十 的原码 进制数
22
23
11.2.4 开关树型D/A转换器（了解）
若d2d1d0=011 有用路： 3/8VREF— S01——S11— S20—Vo Vo=3/8VREF
24
11.2.5 权电容网络D/A转换器（了解） 25
五、D/A转换器的主要参数 1.D/A转换器的转换精度
（1）分辨率：D/A转换器理论上可达到的精度。 分辨率可以用输入二进制数码的位数给出。 分辨率也可用D/A转换器能够分辨出来的最小输
第 十一 章
数－模和模－数转换
习题:11.1; 11.2; 11.3; 11.6; 11.7; 11.13; 11.14
教学内容
§11.1 概述 §11.2 D/A转换器 §11.3 A/D转换器
教学要求
1、掌握DAC和ADC的定义及应用； 2、了解DAC的组成、倒T型电阻网络、集 成D/A转换器、转换精度及转换速度； 3、了解ADC组成、逐次逼近型A/D转换器、 积分型A/D转换器、转换精度及转换速度。
11.1 概述
模－数转换（A/D转换）：将模拟信号转换为数 字信号。实现A/D转换的电路称为A/D转换器，简 写为ADC(Analog-Digital Converter)
数－模转换（D/A转换）：将数字信号转换为模 拟信号。实现D/A转换的电路称为D/A转换器，简 写为DAC(Digital-Analog Converter)
d2 d1d0 d1 d0 0 1 1 1 1 +3 0 1 0 1 0 +2 0 0 1 0 1 +1 0 00 0 0 0 1 1 1 0 1 -1 1 1 0 1 0 -2 1 0 1 1 1 -3 1 0 0 1 0 0 -4
要求的 输出电 压
+3V +2V +1V 0V -1V -2V -3V -4V
阻的影响。 15
vo iRF
wenku.baidu.com
RF
(I 2
d3
I 22
d2
I 23
d1
I 24
d0)
RFI 24
(d323
d222
d121
d020)
16
为减少电阻阻值的种类，在实用的权电流型D/A转换器 中，经常利用倒T形电阻网络的分流作用产生一组所需的恒 流源。
按比例加大发射结的面积 17
16（COMP） 外接补偿电容 端
表11.2.2 具有偏移的 D/A转换器的输出
原码输入 无偏移 时的输 出
d2 d1d0
111
+7
110
+6
101
+5
100
+4
011
+3
010
+2
001
+1
000
0
偏移负4V 后的输出
+3V +2V +1V 0V -1V -2V -3V -4V
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数字输入Dn=100时，要求输出Vo=0，即IR=0 , VB/RB=iΣ=- VREF Dn /(23R)= - VREF 22/(23R)= - VREF /2R VREF 与VB的极性应相反，符合极性要求时，由下式得VB、RB VB/RB=iΣ=VREF /2R
d0
取RF=R/2
vo V 2 R 4E (d F 32 3 d 22 2 d 12 1 d 02 0)
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n位权电阻网络D/A转换器，当反馈电阻取为 R/2时，输出电压的计算公式：
v o V 2 R n( E d n 1 F 2 n 1 d n 2 2 n 2 . .d .1 2 1 d 0 2 0 )
11.2 D/A转换器
将数字信号转换为模拟信号的电路。
例如：对于0 ~ 5V的直流电压，计算机用8位数字 量来描述时：
最小值（）B = 0对应0V， 最大值（）B = 255 对应 5V， 中间值（）B = 127 对应2. 5V 等 D/A的任务是接收到一个数字量后，给出一个 相应的电压。比如收到（）B ，应给出幅度为 1.25V 的电压。
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i2 Id34 Id28 Id11I6 d0 取RF=R
I VREF R
v o R i V 2 R 4E (d 3 F 2 3 d 2 2 2 d 1 2 1 d 0 2 0 )
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n位输入的倒T形电阻网络D/A转换器，当反馈 电阻取为R时，输出电压的计算公式：
v o V 2 R n( E d n 1 F 2 n 1 d n 2 2 n 2 . .d .1 2 1 d 0 2 0 )
优点： （1）只有R和2R两种阻值的电阻，可达到较高的 精度； （2）各支路电流恒定不变，在开关状态变化时， 不需电流建立时间，所以电路转换速度高，使用 广泛。
12
CB7520电路原理图
13
三、权电流型D/A转换器
恒流源
14
恒流源模型：
Ii
VB
VEEVBE REi
只要电路工作时保证VB和VEE稳定不变，则 三极管的集电极电流即可保持恒定，不受开关内
输出电压的变化范围:
2n 1 0~ 2n VREF
优点：结构简单，所用的电阻元件数很少。
缺点：各电阻的阻值相差较大，不能保证有很 高的精度。
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二、倒T形电阻网络D/A转换器
求和放大 器
电阻网络
模拟电子开关
9
由于V-≈V+=0,所以开关S合到哪一边，都相当 于接到了“地”电位，流过每条电路的电流始终不 变。可等效为：
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一、权电阻网络D/A转换器
电阻网络
求和放大 器
模拟电子开关
参考电压
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集成运放通过RF接入负反馈，有虚短，V-≈V+=0
v o R F i R F ( I 3 I 2 I 1 I 0 )
I3
VR E F R
d3
I2
VR E F 2R
d2
I1
VREF 22 R
d1
I0
VR 23
EF
R
出电压与最大输出电压(FSR)的比值来表示。10位 D/A转换器的分辨率为：
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（2）转换误差：D/A转换器实际上能达到的转换精度。 可以用输出电压满刻度值(FSR)的百分数表示，
也可用最低位有效值的倍数表示。
如：转换误差为0.5LSB，表示输出模拟电压的 绝对误差等于当输入数字量的LSB＝1时，其余各位 均为0时输出模拟电压的一半。