第七章 数模与模数转换电路课件.pptVIP

第七章 数模与模数转换电路 在现代控制、通信及检测领域中，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术，而系统的实际处理对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等）。因而，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路——模数转换电路和数模转换电路。 在本章中，将介绍几种常用A/D与D/A转换器的电路结构、工作原理及其应用。 7.1 数模（D/A）转换器 能将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称A/D转换器）；而将能把数字信号转换成模拟信号的电路称为数模转换器（简称D/A转换器） 一． D/A转换器的基本原理 数字量是用代码按数位组合起来表示的，对于有权码，每位代码都有一定的权。为了将数字量转换成模拟量，必须将每1位的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总模拟量，从而实现了数字—模拟转换。这就是构成D/A转换器的基本思路。 三． 倒T形电阻网络D/A转换器 在集成D/A转换器中，使用最多的是倒T形电阻网络D/A转换器。 1、倒T形电阻网络D/A电路 四位倒T形电阻网络D/A转换器的原理图如图 。 7.2 A/D转换器 一．A/D转换的基本原理 二． 采样—保持电路 基本采样－保持电路如图7.13所示，N沟道MOS管T作为采样开关用。当控制信号vL为高电平时，T导通，输入信号vI经电阻Ri和T向电容Ch充电。若取Ri=Rf，则充电结束后vO= -vI=vC。 * 右图为D/A转换器的输入、输出关系框图，D0～Dn-1是输入的n位二进制数，vo是与输入二进制数成比例的输出电压。 输入为3位二进制数时D/A转换器的转换特性如图，它具体而形象地反映了D/A转换器的基本功能。 二． 权电阻网络D/A转换器 1、权电阻网络D/A转换器电路 权电阻网络D/A转换器电路如下图所示，它由理想运算放大器、电阻网络、电子模拟开关等组成。当di=1时（i=0,1,2,3），电子模拟开关接VREF， 当di=0时，电子模拟开关接地。 2、权电阻D/A转换原理 当取反馈电阻 时， 对n位D/A转换器，仍取反馈电阻 （Dn 为n位数字量 ） 因此，输出电压与输入数字量成正比关系，满足D/A转换要求。 3、电压变化范围及特点 电压变化范围为： 特点：该电路结构简单，但各电阻阻值差别大，转换二进制位数多时，电阻种类过多，转换精度受电阻分散性影响较大。 4、双级权电阻网络D/A转换器 于是可得总电流： 输出电压： n位倒T形电阻网络D/A转换器输出模拟量： 或：vO= -KDn 要使D/A转换器具有较高的精度，对电路中的参数有以下要求： （1）基准电压稳定性好； （2）倒T形电阻网络中R和2R电阻的比值精度要高； （3）每个模拟开关的开关电压降要相等。为实现电流从高位到低位按2的整倍数递减，模拟开关的导通电阻也相应地按2的整倍数递增。 倒T形电阻网络D/A转换器是目前广泛使用的D/A转换器中速度较快的一种。常用的CMOS开关倒T形电阻网络D/A转换器的集成电路有AD7520（10位）、DAC1210（12位）和AK7546（16位高精度）等。 四．权电流型D/A转换器 倒T形电阻网络D/A转换器具有较高的转换速度，但转换精度仍需要提高，可采用权电流型D/A转换器。 1、原理电路 采用了恒流源电路之后，各支路权电流的大小均不受开关导通电阻和压降的影响，这就降低了对开关电路的要求，提高了转换精度。 2．采用具有电流负反馈的BJT恒流源电路的权电流D/A转换器 该电路特点为，基准电流仅与基准电压VREF和电阻R1有关，而与BJT、R、2R电阻无关。这样，电路降低了对BJT参数及R、2R取值的要求，对于集成化十分有利。 由于在这种权电流D/A转换器中采用了高速电子开关，电路还具有较高的转换速度。采用这种权电流型D/A转换电路生产的单片集成D/A转换器有AD1408、DAC0806、DAC0808等。这些器件都采用双极型工艺制作，工作速度较高。 五． 权电流型D/A转换器应用举例 1、D/A转换器DAC0808的电路结构框图 d0～d7是8位数字量输入端 IO是求和电流的输出端。 VREF+和VREF—接基准电流发生电路中运算放大器的反相输入端和同相输入端。 COMP供外接补偿电容之用。 VCC和VEE为正负电源输入端。 2、DAC0808 D/A转换器的典型应用 用DAC0808构成的D/A转换器时需要外接运算放大器和产生基准电流用的电阻R1，如图。 在VREF=10V、R1=5kΩ、Rf=5kΩ的情况下 ，输出