第9篇数模和模数转换精品PPT课件

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(Di 2i )
i 0
为提高D/A转换器的精度，对电路参数的要求： (1)基准电压稳定性好； (2) 倒T形电阻网络中R和2R电阻比值的精度要高； (3) 每个模拟开关的开关电压降要相等； (4)为实现电流从高位到低位按2的整数倍递减，模拟开关 的导通电阻也相应地按2的整数倍递增。
为进一步提高D/A转换器的精度，可采用权电流型D/A转换器。
计算机进行数字处 理（如计算、滤 波）、保存等
用模拟量作为 控制信号
模拟 传感器
A/D 转换器
数字控制 计算机
D/A 转换器
模拟 控制器
工业生产过程控制对象
ADC和DAC已成为计算机系统中不可缺少的接口电路。
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9 模数与数模转换器
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第9章 数模和模数转换
9.1 D/A转换器 9.2 A/D转换器
＝1×24＋1×23＋0×22＋0×21＋1×20
数字量是用代码按数位组合而成的，对于有权码， 每位代码都有一定的权值，如能将每一位代码按其权的 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模拟量， 从而实现数字量-模拟 量的转换。
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2、D/A转换器的组成
基准电压
R
R
R
I/16
I/8
I/4
I/2 I
输出 模拟电压
+VREF
基准电压
电阻网络
Di=0, Si则将电阻2R接地 Di=1, Si接运算放大器反相端，电流Ii流入求和电路14
D/A转换器的倒T型电阻网络
(LSB)
(MSB)
D0
D1
D2
D3 iΣ
Rf
−
A +
vO
S0
S1
S2
S3
2R
R
R
R
R
I/16 2R I/8 2R I/4 2R I/2 2R
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9.1.4 D/A转换器的输出方式
8位D/A转换器在单极性输出时的输入/输出关系
MSB
数字量
LSB
模拟量
11111111 …
10000001 10000000 01111111
S1 S2 S3
i1
R /2
i2
R /4
i3 I2 R /8
i
(MSB D3 D2 D1 D0 (LSB)
)
锁存器
求和电路
Rf=R
– A
+
vO 模拟量输出
数字量输入
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4、D/A转换器的分类
D/A 转 换 器
按解码网络 结构分类
按模拟电子开 关电路分类
T型电阻网络DAC 倒T形电阻网络DAC 权电流DAC 权电阻网络DAC
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2、集成 D/A转换器
D0 D1 D2 ··· D7 D8 D9
AD7533
··· ···
10KΩ RF
R IOUT1 −
IOUT2 A +
vO
2R 2R 2R 2R
2R 2R 2R
···
RR
RR
VREF
使用:1)要外接运放， 2)运放的反馈电阻可使用内部电阻，也可采用外接电阻
vO
Rf R
n位 数字量 输入
数码 寄存器
n位 模拟开关
解码 网络
求和 电路
模拟量 输出
用来存放
数字量的各 位数码
由输入数 字量控制
产生权电流
将权电流 相加产生与 输入成正比
的模拟电压
DAC的数字数据可以并行输入也可串行输入
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3、实现D/A转换的原理电路
基准电压 +
VREF –
电子开关 S0 i0
电阻网络 R
VREF 210
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(Di 2i )
i 0
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9.1.3 权电流型D/A转换器
1、4位权电流D/A转换器 权电流型D/A转换器的原理电路
采用恒流源电路后对提高转 换精度有什么好处？
在降恒的流影源响电，v路这O中样，降i各 低Σ 支了R路对f 权开电关2流电I4的路大的R小要f 均求i3不，0 (受提D开高i 关了 2导转i 通换)电精阻度和。压
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概述
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将数字量转换为与之成正比模拟量。
A= K D
4位
8位 n= 10位
数字量 n位
1位
16位等
O = – K NB
DAC
模拟量
0~5V或 0~10V等
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9.1.1 D/A转换器的基本原理
1、实现D/A转换的基本思想
将二进制数ND＝(11001)B转换为十进制数。 ND＝b4×24＋b3×23＋b2×22＋b1×21＋b0×20
加热炉
…
加热炉
多
信号放大
温度传感器
路 开
…
…
关
信号放大
温度传感器
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9.1 D/A转换器
9.1.1 D/A转换器的基本原理 9.1.2 倒T型电阻网络D/A转换器 9.1.3 权电流型D/A转换器 9.1.4 D/A转换器的输出方式 9.1.5 D/A转换器的主要技术指标 9.1.6 D/A转换器的应用 退出
R
R
R
+VREF
I/16
I/8
I/4
I/2 I
①不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接 到地，也就是不论输入数字信号是1还是0，各支路的电流不变。
②分别从每个节点处向左看的二端网络等效电阻都是R。
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(LSB)
(MSB)
D0
D1
D2
D3 iΣ
Rf
−
A +
vO
S0
S1
ห้องสมุดไป่ตู้
S2
S3
2R
I/16 2R I/8 2R I/4 2R I/2 2R
CMOS开关型DAC 双极型开关型DAC
电流开关型DAC ECL电流开关型DAC
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9.1.2 倒T型电阻网络D/A转换器
输入4位 二进制数
1、4位倒T型电阻网络D/A转换器
求和运算 放大器
(LSB)
(MSB)
D0
D1
D2
D3 iΣ
Rf
模拟 电子开关
−
A +
vO
S0
S1
S2
S3
2R
I/16 2R I/8 2R I/4 2R I/2 2R
第9章 数模和模数转换
学习要点： •掌握倒T形电阻网络D/A转换器(DAC)、 集成D/A转换器的工作原理及相关计算 •掌握并行比较、逐次比较、双积分A/D 转换器(ADC)的工作原理及其特点 •正确理解D/A、A/D转换器的主要参数
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9 模数与数模转换器
概述
将温度、压力、流 量等物理量转换为 模拟电量。
退出
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概述
能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简 称A/D转换器或ADC；能将数字量转换为模拟量的电路称 为数模转换器，简称D/A转换器或DAC。ADC和DAC是 沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的 接口。
数
DAC
字
控
制
计
算
机
ADC
多
功率放大
执行机构
路 开
…
…
关
功率放大
执行机构
R
R
R
I/16
I/8
I/4
I/2 I
+VREF
I VREF R
iΣ
VREF R
(
D0 24
D1 23
D2 22
D3 21
)
VREF 24 R
3
(Di 2i
i 0
)
vO
iΣ Rf
Rf R
VREF 24
3
(Di 2i )
i 0
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关于D/A转换器精度的讨论
vO
Rf R
VREF 2n