T型电阻网络DAC.PPTVIP

10.2.1 D/A转换器的基本原理 10.2.2 Multisim的D/A转换器 * * 利用电阻网络将数字量的每位数码的权值转换成相对应的模拟信号，然后用运算放大器求和电路将这些模拟量相加完成数模转换的电路称为电阻网络DAC（数/模转换器）。根据不同的电阻网络结构，DAC有权电阻网络DAC、T型电阻网络DAC和倒T型电阻网络DAC等不同形式。 1. 权电阻网络DAC 4位二进制权电阻网络DAC的原理图如图10.2.1所示。电路由基准电压源VREF，权电阻网络，模拟开关S和运算放大器求和电路四部分组成。 权电阻网络中各位电阻的阻值与数字量的权值相对应，电子开关受输入的各位数字信号控制。当数字量为1时，开关S接通VREF；当数字量为0时，开关S接通地电位。求和放大器A把各支路电流相加，通过反馈电阻RF转换为输出模拟电压VO，显然VO与输入数字量成正比。 图 10.2.1 4位二进制权电阻网络DAC电路 从图10.2.1可得： 将图10.2.1中得4位二进制权电阻网络DAC电路进行扩展，当数字量超过四位时，每增加一位，可以增加一个模拟开关和全电阻，这样可以构成n位二进制权电阻DAC电路，其权电阻分别为R、2R、4R、…、2n-1R。即有: 权电阻网络DAC电路十分简单，但是，当位数增多时，权电阻阻值范围越来越大。这样，一方面权电阻阻值种类太多，集成电路制造比较困难；另一方面各位权电阻值与二进制数位成反比，高位权电阻的误差对输出电流的影响比低位大得多，因此对高位权电阻的精度和稳定性要求很高。这样给制造生产带来很大的困难。 2. T型电阻网络DAC 4位T型电阻网络DAC如图10.2.2所示。电路由R-2R电阻解码网络、模拟电子开关和求和放大电路构成，因为R和2R组成T型，故称为T型电阻网络DAC。图中电阻网络中只有R和2R两种电阻值，克服了权电阻网络DAC存在的缺点。 图10.2.2 4位T型电阻网络DAC电路 图10.2.3 T型电阻网络中的信号传递过程 由图10.2.2可知，根据等效电源定理，每经过一个电阻并联支路，等效电源电压减少一半，而等效电阻不变，均为R。电路中的信号传递过程如图10.2.3所示。当传递至最左边时，运放的输入端等效内阻仍为R，而等效电压经过n级则减为VREF/2n。当传递到运放的输入端时，其运放的等效内阻也是R，而等效电压则为VREF/2n-i。 根据叠加原理，运放总的等效电压是各支路等效电压之和，即: 若取RF＝3R，运放的输入端电流为: 运放的输出电压Vo为 可见，输出模拟量Vo与输入数字量成正比。同理，T型电阻网络的输入数字量也可以扩展到n位二进制数。 3. 倒T型电阻网络DAC 倒T型电阻网络DAC电路如图10.2.4所示，电路由倒T型电阻译码网络，电子开关和运算放大电路三部分构成。图中运算放大器的反相输入端“虚地”，电位为0。因此，无论电子开关S倒向哪一边，都相当接在地电位上，因而流过每个支路的总电流始终不变。 图10.2.4 倒T型电阻网络DAC电路 图10.2.5 倒T型电阻网络等效电路 倒T型电阻网络的等效电路如图10.2.5所示。图中无论从00，11，22，33哪个端口向左看，其等效电阻都是R，因此流过每个支路的电流从高位到低位分别为： 可见各支路电流按二进制权值大小依次减小。当电子开关S都连接到运算放大器的反相输入端时，流过运放的电流为： 输出模拟电压VO为： 同理，倒T型电阻网络的输入数字量也可以扩展到n位二进制数，有： 由此可知，输出模拟电压与输入数字量成正比。 T型和倒T型电阻解码网络DAC的优点是只有两种电阻值R和2R，有利于生产制造。由于支路电流不变，不需要电流建立时间，有利于提高工作速度。T型和 倒T型电阻网络DAC是目前使用最多的一种。除上述介绍的电阻网络DAC外，还有权电流DAC、开关树型DAC、权电容网络DAC、串行DAC等。但在DAC集成芯片中，应用最多的是T型和倒T型电阻网络DAC。 在Multisim 2001仿真软件中有两种D/A转换电路，一个是电流型DAC，即IDAC，另一个是电压型DAC,即VDAC。