电工电子技术第1数模和模数转换器 金要授鏍的容 DAG、AD的基水輒舍及其工作原醒 刷制作曾今婴 呢 2005年元月 第二篇
2005年元月 制作 曾令琴 第二篇
电工电子技术第1数模和模数转换器 12.1数/模转换器(DAC) 12.2糗/数转换器(ADC) 下页 (返回 第二篇
第二篇
电工电子技术第1数模和模数转换器 121/韉翡换器(DAC) 121DAC的基本概念 12.12DAC的工作原理 1213真成数/模换器DAC0832 下页 (返回 第二篇
12.1.1 DAC的基本概念 12.1.2 DAC的工作原理 12.1.3 集成数/模转换器DAC0832 第二篇
电工电子技术第1数模和模数转换器 概迷 为了能用数字技术来处理模拟信号,必须把模拟 信号转换成数字信号,才能送入数字系统进行处理。 同时,往往还需把处理后的数字信号转换成模拟信号, 作为最后的输出。我们把前一种从模拟信号到数字信 号的转换称为模数转换,或简称为ADC;把后一种从 数字信号到模拟信号的转换称为DAC转换。同时,把 实现模缴数转换的电路称为AD转换器;把实现数模转 换的电路称为DA转换器。 下页 (返回 第2页
为了能用数字技术来处理模拟信号，必须把模拟 信号转换成数字信号，才能送入数字系统进行处理。 同时，往往还需把处理后的数字信号转换成模拟信号， 作为最后的输出。我们把前一种从模拟信号到数字信 号的转换称为模/数转换，或简称为ADC；把后一种从 数字信号到模拟信号的转换称为DAC转换。同时，把 实现模/数转换的电路称为A/D转换器；把实现数/模转 换的电路称为D/A转换器。 第2页
电工电子技术第1数模和模数转换器 在目前常见的D/A转换器中,有权电阻网络D/A 转换器,倒梯形电阻网络D/A转换器等。AD转换器 的类型也有多种,可以分为直接AD转换器和间接 A/D转换器两大类。在直接AD转换器中,输入的模 拟信号直接被转换成相应的数字信号;而在间接 A/D转换器中,输入的模拟信号先被转换成某种中 间变量(如时间、频率等),然后再将中间变量转 换为最后的数字量。 下页 (返回 第2页
在目前常见的D/A转换器中，有权电阻网络D/A 转换器，倒梯形电阻网络D/A转换器等。A/D转换器 的类型也有多种，可以分为直接A/D转换器和间接 A/D转换器两大类。在直接A/D转换器中，输入的模 拟信号直接被转换成相应的数字信号；而在间接 A/D转换器中，输入的模拟信号先被转换成某种中 间变量（如时间、 频率等），然后再将中间变量转 换为最后的数字量。 第2页
电工电子披术第12°数横和模数转换器 121数/模转换器(DAC) 1211DAC的基本概念囗 数/模转换器中的文字D代表数字量,A代表模拟 量,转换器用C表示 1.DAC的转换特性 DAC电路的作用是将输入的数字量转换成与输入 数字量成正比输出模拟量。DAC是将输入的二进制数字 信号转换成模拟信号,以电压或电流的形式输出。因此 DAC可以看作是一个译码器。一般常用的线性DAC, 其输出模拟电压U和输入数字量D之间成正比关系,即 U=KD,式中K为常数。 下页 (返回 第2页
12.1 数/模转换器（DAC） 12.1.1 DAC 数/模转换器中的文字D代表数字量，A代表模拟 量，转换器用C表示。 1. DAC的转换特性 DAC电路的作用是将输入的数字量转换成与输入 数字量成正比输出模拟量。DAC是将输入的二进制数字 信号转换成模拟信号，以电压或电流的形式输出。因此 DAC可以看作是一个译码器。一般常用的线性DAC， 其输出模拟电压U和输入数字量D之间成正比关系，即 U=KD，式中K为常数。 第2页
电工电子技术第1数模和模数转换器 D/A转换器的一般结构如下图所示,图中数据锁存 器用来暂时存放输入的数字信号。n位锁存器的并行输 出分别控制n个模拟开关的工作状态。通过模拟开关, 将参考电压按权关系加到电阻解码网络。 基准电压 DAC组成框圈 数字量输入 数据锁存 电子开关 阻 求和放大 1 第2页
D/A转换器的一般结构如下图所示，图中数据锁存 器用来暂时存放输入的数字信号。n位锁存器的并行输 出分别控制n个模拟开关的工作状态。通过模拟开关， 将参考电压按权关系加到电阻解码网络。 电 子 开 关 电 阻 网 络 数 据 锁 存 器 基 准 电 压 求 和 放 大 数 字 量 输 入 模 拟 量 输 出 DAC组成框图 第2页
电工电子技术第1数模和模数转换器 对于有权码,先将每位代码按其权的大小转换成 相应的模拟量,然后相加,即可得到与数字量成正比 的总模拟量,从而实现数字/模拟转换。 当输入的数字量是由n位8421BCD码表示的数字信号: x=x1·2+x1222+…+x2+x2=∑x“2 i=0 DAC电路的输出模拟电压a0(或模拟电流i)为: 16(或)=R(或RX=R(或R·∑x·2 电流转换系数 电压转换系数 第2页
对于有权码，先将每位代码按其权的大小转换成 相应的模拟量，然后相加，即可得到与数字量成正比 的总模拟量，从而实现数字/模拟转换。 当输入的数字量是由n位8421BCD码表示的数字信号： = = − − − − = • + • + + • + • = • 1 0 0 0 1 1 2 2 1 1 2 2 2 2 2 n i i i n n n n X x x x x x DAC电路的输出模拟电压u0（或模拟电流i0）为： = = = • = • • 1 0 0 ( 0 ) 2 n i i u i u i i u 或i R（或R） X R（或R） x 电流转换系数 电压转换系数 第2页
电工电子技术第12数模和模数转换器 当R,(或R)为1、n=3时,根据上式可得DAC的转 换特性曲线如下图所示。 模拟输出 理想特性 DAC的转换特性曲线 76543210 001010011001011015数字输入 2.DAC的主要参数 (1)分辨率:指最小输出电压(对应输入的数字量最低位为1, 其他位均为0)与最大输出电压(对应输入的数字量各位全为1)之 比 分辨率=4sBm=2-1 第2页
0 1 2 3 4 5 6 7 001 010 011 100 101 110 111 vo/V 000 D DAC的转换特性曲线 理想特性 数字输入 模拟输出 当Ru（或Ri）为1、n＝３时，根据上式可得DAC的转 换特性曲线如下图所示。 2. DAC的主要参数 （1）分辨率：指最小输出电压（对应输入的数字量最低位为1， 其他位均为0）与最大输出电压（对应输入的数字量各位全为1）之 比。 2 1 1 / LSB m − = = n 分辨率 u u 第2页
电工电子技术第1数模和模数转换器 分辨率 LSB/U 由上式可看出,当unm一定时,输入数字量的位数 n越多,分瓣能力也就越高。 (2)绝对精度(或绝对误差)和非线性度: 绝对精度是指输入端加对应满刻度数字量时,DAC输出的实 际值与理论值之差。一般绝对误差应低于u1sB/2。 在满刻度范围内,偏离理想转换特性的最大值称为非线性误 差。非线性误差与满刻度值之比称非线性度,常用百分比表示。 (3)建立时间:指输入变化后,输出值稳定到距最终输出量 ±u1s所需的时间。建立时间反映了DAC电路转换的速度。 除此之外,在选用DAC器件时,还需要考虑其电源电压、 输出方式、输出值范围及输入逻辑电平等参数。 第2页
2 1 1 LSB / m − = = n 分辨率 u u 由上式可看出，当um一定时，输入数字量的位数 n越多，分辩能力也就越高。 （2）绝对精度（或绝对误差）和非线性度： 绝对精度是指输入端加对应满刻度数字量时，DAC输出的实 际值与理论值之差。一般绝对误差应低于uLSB/2。 在满刻度范围内，偏离理想转换特性的最大值称为非线性误 差。非线性误差与满刻度值之比称非线性度，常用百分比表示。 （3）建立时间：指输入变化后，输出值稳定到距最终输出量 ±uLSB所需的时间。建立时间反映了DAC电路转换的速度。 除此之外，在选用DAC器件时，还需要考虑其电源电压、 输出方式、输出值范围及输入逻辑电平等参数。 第2页