第八章AD和D/A变换数字量的器件称为模 概念及其应用 数转换器,简称AD 转换器或ADC。 传感 A/D 计算 器 机 D/A 控制 被测被控对象 能够将数字量转换为 图80典型的数字控制系统框图模拟量的器件称为数 二、主要技术指标 模转换器,简称DA 转换器或DAC。 1精度:用分辨率、转换误差表示 2速度:用转换时间、转换速率表示
第八章A/D和D/A变换 一、概念及其应用 传感 器 A/D 计算 机 D/A 模拟 控制 被测被控对象 图8.0.1典型的数字控制系统框图 二、主要技术指标 1.精度：用分辨率、转换误差表示 2.速度：用转换时间、转换速率表示 能够将数字量转换为 模拟量的器件称为数 模转换器，简称D/A 转换器或DAC。 能够将模拟量转换为 数字量的器件称为模 数转换器，简称A/D 转换器或ADC
8.1数模转换(DAC) 、DAC的基本原理 D/A转换是将输入的二进制数字量转换成模拟量,以电 压或电流的形式输出。 D/A转换器实质上是一个译码器。其输出模拟电压uo和 输入数字量D之间成正比关系。UE为参考电压 0=DUret d o (sB) 输入a u或io D/A 输出 (MSB)
8.1 数模转换（DAC） 一、DAC的基本原理 uo或 i o 输出 D/A d0 d1 dn－1 输入 Dn … (LSB) (MSB) D/A转换是将输入的二进制数字量转换成模拟量，以电 压或电流的形式输出。 D/A转换器实质上是一个译码器。其输出模拟电压uO和 输入数字量D之间成正比关系。UREF为参考电压。 uO＝KDUREF
参考电源 REF D 数码模拟译码□求和 寄存器开关网络「放大器 图811DAC方框图 D/A转换电路由以下几部分构成 (1)参考电压源 (2)数码寄存器 (3)电子模拟开关 (4)译码网络 (5)求和放大电路
D/A转换电路由以下几部分构成： （１）参考电压源 （２）数码寄存器 （３）电子模拟开关 （４）译码网络 （５）求和放大电路
1111110110111001 001001000110: :111011001010 0001001101010111 D 4 -6 图81.2D和u的关系图
图8.1. 2 D和uo的关系图 1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 0001 0010 0011 0100 0101 0111 0110 2 4 6 -6 -4 -2 D uo
D/A变换器的基本思想:由于构成数字代码 的每一位都有一定的“位权”,因此为了将数字 量转换成模拟量,就必须将毎一位代码按其“权 转换成相应的模拟量,然后再将代表各位的模拟 量相加即可得到与该数字量成正比的模拟量。 D=Dn12"+Dn22"2++D12+D2=∑D2 K=KDU xDn2+D222+…+D2+D2]U REF KUg∑D2
D/A变换器的基本思想：由于构成数字代码 的每一位都有一定的“位权”，因此为了将数字 量转换成模拟量，就必须将每一位代码按其“权” 转换成相应的模拟量，然后再将代表各位的模拟 量相加即可得到与该数字量成正比的模拟量
参考电源 REF 数码|模拟□译码凵求和 寄存器开关」网络「放大器 图811DAC方框图 uO=KDUREF 式中,K常数,不同类型的DAC对应各自不同的K值。因为 D=Dn1·2n+Dn22n2+……+Do29 ∑D 所以20=KUEF∑D2 i=0
式中，K—常数，不同类型的DAC对应各自不同的K值。因为 所以 uO＝KDUREF
权电阻网络 REF RE Do… R Lo Sl 2-2R oSn-II. 将电流量转化成电压 量输出。 R 当D=0时,S接地;当D=1时,S接UREF 权电阻的大小与权值成反比。数字量的每一位控制产生的 电流与该位对应的权值成正比。这样产生的电流总和与 数字量成正比
UREF I∑ 一、权电阻网络 当Di=0时，Si接地；当Di=1时，Si接UREF。 权电阻的大小与权值成反比。数字量的每一位控制产生的 电流与该位对应的权值成正比。这样产生的电流总和I∑与 数字量成正比。 将电流量转化成电压 量输出
REF F Do-…… 2--1R Lo SI I 2-2R n-1 运放线性应用的特点: D-10…………o R 虚短:u=u1 虚断:I=1=0 U REF D. U 24D REF R 2 n-1-i R 2R REFF 2 D 2R I=∑ REF 2 D i=0 2R ∑ 0 KUE∑2D i=0
UREF I∑ R U D R U D I n i i REF n i REF i i 1 1 2 2 2 − − − = = − = − − = = = 1 0 1 1 0 2 2 n i i i n REF n i i D R U I I − = − = − = = − = − 1 0 1 0 1 2 2 2 n i i i REF n i i i n REF F o F KU D D R U R u I R 虚短：u-=u+ 虚断：I-=I+=0 运放线性应用的特点：
REF 2-R ∑2D若取RrR2,则 i=0 当D=Dn1,D0=0时,uo=0; 2n-1 当D=Dn1…D=11…1时,Wo= 2 REf O 因而ao的变化范围是0 2 REF 权电阻网络DA转换器的特点 ①优点:结构简单,直观 ②缺点:阻值相差较大,很难做到每个电阻的高精度值
因而uO的变化范围是 n REF n U 2 2 1 0 − ~ − 当D=Dn-1…D0=0时，uO=0 当D=Dn-1…D0=11…1时， n REF 。 n uO U 2 2 −1 = − 权电阻网络D/A转换器的特点 ①优点：结构简单，直观； ②缺点：阻值相差较大，很难做到每个电阻的高精度值。 − = − = − 1 0 1 2 2 n i i i n REF F o D R U R u 若取 Rf=R/2，则：
二、倒T型R-2R电阻网络DAC 1构成 电阻网络、双向电子模拟开关、求和放大器、 数码寄存器、参考电源 URER R UReF O R R 2R 2R 2R 2R R S ∑ 图81.4倒T型R-2R电阻网络D/A转换电路
1.构成 电阻网络、双向电子模拟开关、求和放大器、 数码寄存器、参考电源 二、倒T型R-2R电阻网络DAC