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第十五章数模和模数转换器第1页，共22页，星期日，2025年，2月5日15.1.1?T型电阻DAC15.1数模转换器（DAC）1．电路组成S0~S3：4个电子模拟开关，分别受输入的数字信号D0~D3控制。当Di=0时，开关Si切换到接地端；当Di=1时，开关接向基准电压VREF。第2页，共22页，星期日，2025年，2月5日2．工作原理（1）特点②从任一模拟开关Si到接地端或虚地?端的等效电阻为3R。如图（b）所示。①从任一节点向左或向右到接地或虚地?端的等效电阻相等，其大小为2R。15.1数模转换器（DAC）第3页，共22页，星期日，2025年，2月5日（2）基本原理①n位二进制数每1位的权。一个n位二进制数可表示为，D=dn-1dn-2…d1d0,其最高有效位MSB到最低位有效位LSB的权位依次为2n-1，2n-2，…，21，20。②每1位按权的大小转换成相应的模拟量。为了将数字量转换成模拟量，必须将二进制的每1位按权的大小转换成相应的模拟量。③将代表各位的模拟量再相加，这样就可以得到与该数字量成正比的模拟量。15.1数模转换器（DAC）第4页，共22页，星期日，2025年，2月5日（3）计算模拟开关Si是接向基准电压VREF，还是接向地端，受到输D3D2D1D0入的二进制数码控制。i?的一般表达式为：15.1数模转换器（DAC）第5页，共22页，星期日，2025年，2月5日输出电压vo为输出模拟电压vo与输入数字量成正比，比例系数为-VREF/2n。对于n位T型网络DAC，可推广为15.1数模转换器（DAC）第6页，共22页，星期日，2025年，2月5日[例15-1]?有一个5位T型电阻DAC，VREF=10V，Rf=3R，D4D3D2D1D0=11010，试求出输出电压vO=？解?由上述公式可得15.1数模转换器（DAC）第7页，共22页，星期日，2025年，2月5日15.1.2?倒T型电阻DAC1．电路组成15.1数模转换器（DAC）第8页，共22页，星期日，2025年，2月5日2．工作原理基准电压VREF流出的电流I为输出电压为vO：输入数码为任意值时，i?的一般表达式为：15.1数模转换器（DAC）第9页，共22页，星期日，2025年，2月5日15.2.1?模数转换的基本原理采样：就是对连续变化的模拟信号定时进行测量，抽取样值。通过采样，一个在时间上连续变化的模拟信号就转换为随时间断续变化的脉冲信号。1．采样和保持15.2?模数转换器（ADC）第10页，共22页，星期日，2025年，2月5日（2）采样过程图（a）为一个受控的模拟开关，构成采样器。vS到来时，V导通，vO=vI采样器在采样脉冲的控制下,把输入的模拟信号变换为脉冲信号，如图（b）所示。15.2模数转换器（ADC）第11页，共22页，星期日，2025年，2月5日15.2模数转换器（ADC）（3）采样—保持电路为了便于量化和编码，需要将每次采样取得的样值暂存，保持不变，直到下一个采样脉冲的到来。这就要接一个保持电路。第12页，共22页，星期日，2025年，2月5日2．量化和编码15.2模数转换器（ADC）第13页，共22页，星期日，2025年，2月5日量化误差：采样后得到的样值不可能刚好是某个量化基准值，总会有一定的误差，这个误差称为量化误差。量化：就是把采样电压转换为以某个最小单位电压?的整数倍的过程。分成的等级称为量化级，?称为量化单位。编码：就是用二进制代码来表示量化后的量化电平。15.2模数转换器（ADC）第14页，共22页，星期日，2025年，2月5日15.2.2?并行比较型ADC1．电路组成由电阻分压器、电压比较器及编码电路组成。电阻分压器：确定量化电压。编码器：对比较器的输出进行编码，然后输出二进制代码电压比较器：用来确定采样电压的量化。15.2模数转换器（ADC）第15页，共22页，星期日，2025年，2月5日2．工作原理15.2模数转换器（ADC）第16页，共22页，星期日，2025年，2月5日