电子技术基础-电子教案项目七 数模与模数转换电路.pptVIP

项目七 D/A与A/D转换电路 知识目标 了解D/A转换器和A/D转换器的工作原理 熟悉D/A转换器和A/D转换器的主要性能指标和 技能目标 掌握常用集成转换器的使用方法 会使用DAC0832和ADC0809 项目实训 任务一 集成DAC转换器功能的仿真分析 任务二 集成ADC转换器功能的仿真分析 一、D/A转换器电路及原理 D/A转换指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。目前使用的D/A转换器中有T型电阻、权电阻等等几种类型。 图7-2是T型网络D/A转换器，它由4位R—2R T型电阻网络、4个电子模拟开关和1个运算放大器组成。 可见，输出的模拟电压大小与输入的数字信号成正比。 上图所示的电路可以把四位二进制数转换成模拟信号。同样，这种结构的T型网络可以类推到n级，构成n位D/A转换器。 T型电阻网络的特点是，电阻网络中只有R、2R两种阻值的电阻，给集成电路的设计和制作带来了很大的方便，无论模拟开关状态如何变化，各支路电流都直接流入地或者运放的虚地，电流值始终不变，因此不需要电流的建立时间；同时，各支路电流直接接至运放的输入，它们之间不存在传输时间差。所有这些特点都有助于T型电阻网络提高转换速度，T型电阻网络是目前D/A转换中使用较多的一种。 二、D/A转换器的主要性能指标 目前DAC的种类是比较多的，制作工艺也不相同。按输入数据字长也分为8位、10位、12位及16位等；按输出形式可分为电压型和电流型等；按结构可分为有数据锁存器和无数据锁存器2类。不同类型的DAC在性能上的差异较大，适用的场合也不尽相同。 1．D/A转换器的转换精度 在D/A转换器中通常用分辨率和转换误差来描述转换精度。 （1）分辨率 分辨率是指数字信号中最低位发生变化时对应输出电压变化量与满刻度输出电压之比。分辨率是D/A转换器对输入量变化敏感程度的描述，与输入数字量的位数有关。在分辨率为的D/A转换器中，从输出模拟电压的大小应能区分出输入代码从00…00到11…11全部个不同的状态，给出个不同等级的输出电压。分辨率可表示为 从理论上讲，二进制位数越多，分辨率越高，相应的转换精度也越高。 （2）转换误差 由于D/A转换器的各个环节的参数在性能上和理论值之间不可避免地存在着差异，所以实际能达到的转换精度要由转换误差来决定。 转换误差是指转换器的实际误差，造成的原因包括参考电位的波动、运算放大器的零点漂移、模拟开关的导通内阻和导通压降、电阻网络中电阻阻值的偏移以及三极管特性的不一致等。 转换误差可以用输出满刻度电压FSR（Full Scale Range）的百分数表示。 2．D/A转换器的转换速度 转换速度是指从送入数字信号起，到输出电流或电压达到最终误差并稳定为止所需要的时间。通常用建立时间来定量描述D/A转换器的转换速度。不同类型的D/A转换器转换速度差别较大，通常为几十纳秒到几微秒，一般电流型D/A转换器较之电压型D/A转换器速度快一些，但总的来说，D/A转换速度远高于A/D转换速度。 D/A转换器的技术指标还包括线性度、输入编码形式、输入高、低逻辑电平值、温度系数、输出电压范围、功率消耗以及工作环境条件等。 三、集成D/A转换器 集成D/A芯片通常只将T型（倒T型）电阻网络、模拟开关等集成在一块芯片上，多数芯片中并不包含运算放大器。构成D/A转换器时要外接运算放大器，有时还要外接电阻。有的芯片中包含数据锁存器（寄存器）及一些逻辑功能电路，可以和微处理器相连接，应用较为广泛；有的则不包含这些电路。常用的D/A转换芯片有八位、十位、十二位、十六位等品种。 DAC0832D/A转换器芯片。 1．原理框图 DAC0832是采用CMOS工艺制成的双列直插式8位D/A转换器，其引脚排列图如图所示。 DAC0832内部有两个8位数据锁存器（或称作寄存器）、一个T型电阻网络和3个控制逻辑门。 上述三个输入信号可控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式，当 、 和 时，为输入寄存器直通方式；当 、 和 时，为输入寄存器锁存方式。 （5） ：第2写信号（输入），低电平有效。 （6） ：数据传送控制信号（输入），低电平有效。 上述两个输入信号可控制DAC寄存器是数据直通还是数据锁存方式，当 和 时，为DAC寄存器直通方式； 当 和 时，为DAC寄存器锁存方式。 （7） ：参考电压输入端，其电压可正可负，范围是－10～＋10V。 （8） ：电流输出1。 （9