国家十一五规划教材-李春茂主编-电子技术-第13章 数模与模数转换器精品PPT课件

0 VREF
D3
R 3R 2R
AV= -1
等效电路
3R
-
+
+ UO
3R/2 UO=0V 2021/2/22
D/A转换原理(续) 当D3D2D1D0=1000时 3R
R
R
R
2R
+
+ UO
2R 2R 2R 2R 2R
3R/2
S0
S1
S2
S3
00
D0
D1
0
1
VREF
D2 D3
当D3D2D1D0=1000 时,
第13章 数/模与模/数转换器 13.1 数/模（ D/A）转换器 13.2 模/数（A/D）转换器
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引言 模拟信号 数字信号：
A/D转换器 (ADC－Analog To Digital Converter) 数字信号 模拟信号：
D/A转换器 (DAC－ Digital To Analog Converter)
根据叠加原理: UO= –(D3VREF/21+ D2VREF/22 + D1VREF/23 + D0VREF/24 ) = –(D3/21+ D2/22 + D1/23 + D0/24 ) VREF = –(VREF /24) (23 D3 + 22 D2+ 21 D1 + 20 D0)
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d n1 , d n2 ,d 0 的控制
图13-3 5位二进制数11010D/A转换示意图
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电子开关由 晶体管或场 效应晶体管 构成
图13-4 晶体管双向电子开关
2. 权电阻网络 权电阻网络的电阻取值也符合二进制规律。由于电 阻阻值和每一位的“权”相对应，所以称为权电阻 网络
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图13-1 A/D和D/A转换器应用示意图
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A/D转换器、D/A转换器的应用
传感器
(温度、压 力、流量、
放大器
采样/ 保持器
A/D
应力等）
计算机进行各种 数字处理（如滤 波、计算）、数 据保存、打印等
显示器
计算机 打印机
显示器显示字符、 曲线、图形、图 象等
示波器
D/A
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R2R 3R2R
S2S1S0都倒向地， S3倒向VREF
VREF2/R2 AVVR=EF-1
等效电路
3R
-
+
Baidu Nhomakorabea
+ UO
3R/2 UO=-VREF/2
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D/A转换原理(续) 当D3D2D1D0=0100时 3R
R
R
R
2R
+
+ UO
2R 2R 2R 2R 2R
3R/2
S0
S1
S2
S3
00
Uo
10
1 21
0 22
1 23
0 24
V
6.25V
（2）当数字量为1111时
Uo
10
1 21
1 22
1 23
1 24
V
9.375V
显然，输出模 拟量与输入数 字量成正比
权电阻网络D/A转换器的优点：电路结构简单，可适 用于各种有权码 ；缺点：阻值有一定的误差，且易 受温度变化的影响，位数较多时，阻值分散性也很 大
13.1数/模（D/A）转换器
常用在电阻网络D/A转换器和T形电阻网络D/A转换器
13.1.1权电阻网络D/A转换器
权电阻网 络、电子 开关、基 准电压源 和运算放 大器等部 分组成。
图13-2 权电阻网络D/A转换器
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1. 电子开关的作用及其组成 双向电子开关 Sn1, Sn2 ,, S0 分别受输入二进制数码
D0
D1
当D3D2D1D0=0100
时,
S3S1S0都倒向地 S2倒向VREF
1
0
VREF
D2
D3
2R R 3R 2R
V2RREF/4 2R VREAF V= -1
等效电路
3R
-
+
+ UO
3R/2 UO=-VREF/4
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D/A转换原理(续)
3R
R
R
R
2R
+
+ UO
2R 2R 2R 2R 2R
3R/2
S0
S1
S2
S3
VREF
D0
D1
D2
D3
同理可推导，当D3D2D1D0=0010时， UO= –VREF/8 当D3D2D1D0=0001时， UO= –VREF/16
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D/A转换原理(续)
D3D2D1D0=1000时，UO= –VREF/2= –D3VREF/21 D3D2D1D0=0100时，UO= –VREF/4= –D2VREF/22 D3D2D1D0=0010时，UO= –VREF/8= –D1VREF/23 D3D2D1D0=0001时，UO= –VREF/16= –D0VREF/24
D/A转换原理(续)
UO = – (VREF /24) (23 D3 + 22 D2+ 21 D1 + 20 D0)
此式表明: D/A电路输出模拟电压UO与输入的 数字量D3D2D1D0成正比
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例13-1 设 UR 10V ，试分别求出二进制数1010和
1111相对应的模拟输出量。 解：（1）当数字量为1010时
d0 20 )
（13-4）
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一般取RF = R，则式（13-4）可写成如下形式
S0~S3:
VREF
模拟电子开关
精密参 D=0, S倒向地
D0
D1
D2
D3 考电压
D=1, S倒向VREF
输入4位二进制数
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D/A转换原理
当D3D2D1D0=0000时 3R
R
R
R
2R
+
+ UO
2R 2R 2R 2R 2R
3R/2
S0
S1
S2
S3
00 0
D0
D1
D2
当D3D2D1D0=0000时, S3S2S1S0都倒向地
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13.1.2 T形电阻网络D/A转换
T形电阻网络D/A转换器只采用了R、2R两种阻值的 电阻，克服了权电阻网络D/A转换器的不足在集成 D/A转换芯片中得到更广泛的应用
图13-5 T形电阻网络D/A转换器
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基准电压源UR输出的总电流是固定的，其大小为：
I UR R
输出电流和各支路电流的关系为：
I o1
I 21
d n 1
I 22
dn2
I 2n
d0
UR R
1 2n
(dn1 2n1 dn2 2n2
d0 20 ) 因为Io1 IF
输出模拟电压Uo：T拟形电电压阻U网o与络输D入/A的转数换字器量的成输正出比模
Uo
UR R
RF 2n
(dn1 2n1
dn2 2n2
3. 运算放大器 运算放大器输入端的权电阻网 络构成反相加法运算电路。这 样，就可以将权电阻网络所转 换得的各位模拟量相加，最后 获得D/A转换。
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D/A的组成 电阻网络
求和运算放大器 3R
R
R
R
2R
2R 2R 2R 2R 2R
S0
S1
S2
S3
+ 3R/2
+ UO
输出 模拟 电压