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广州铁路职业技术学院:《模拟电子技术》第12章 数/模和模/数转换

第12章数/模和模/数转换 12-1数/模转换器 12-2模/数转换器
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模电子发术 广州铁路职业技术学院电工电子教研室

第12章数/模和模数转换 12-1数/模转换器 12-2模缴数转换器

第12章 数/模和模/数转换 12-1 数/模转换器 12-2 模/数转换器

Q121数模转换器 从模拟信号到数字信号的转换称模数转换(又称 AD转换)完成AD转换的电路称A①D转换器(简称 ADC) 从数字信号到模拟信号的转换称数/模转换(又称 D/A转换),完成DA转换的电路称DA转换器(简称 DAC)

12-1 数/模转换器 从模拟信号到数字信号的转换称模/数转换(又称 A/D转换), 完成A/D转换的电路称A/D转换器(简称 ADC); 从数字信号到模拟信号的转换称数/模转换(又称 D/A转换),完成D/A转换的电路称D/A转换器(简称 DAC)

1DAC基本工作原理 数据寄存器又称数据缓冲储存器或数据锁存器, 其功能是接受、存储和输出数据,主要由触发器和 控制门组成。n个触发器可以储存n位二进制数据 DAC用于将输入的二进制数字量转换为与该数 字量成比例的电压或电流 数据锁存器用来暂时存放输入的数字量,这些 数字量控制模拟电子开关,将参考电压源U按位 切换到电阻译码网络中变成加权电流,然后经运放 求和,输出相应的模拟电压,完成DA转换过程

1.DAC基本工作原理 数据寄存器又称数据缓冲储存器或数据锁存器, 其功能是接受、存储和输出数据,主要由触发器和 控制门组成。n个触发器可以储存n位二进制数据。 DAC用于将输入的二进制数字量转换为与该数 字量成比例的电压或电流。 数据锁存器用来暂时存放输入的数字量, 这些 数字量控制模拟电子开关, 将参考电压源UREF按位 切换到电阻译码网络中变成加权电流,然后经运放 求和,输出相应的模拟电压,完成D/A转换过程

数据 模拟电 电阻译 求和 锁存器 子开关 码网络 运放模拟输出 参考电压原

数 据 … 锁存器 D0 D1 Dn- 1 … 模拟电 子开关 … 电阻译 码网络 … 求 和 运 放 参考电压源 模拟输出 U

2DAC转换器的主要技术指标 (1)分辨率 分辨率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨 率为n位的DA转换器中,输出电压能区分2n个不同 的输入二进制代码状态,能给出2n个不同等级的输出 模拟电压 (2)转换精度 D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际 值与理想值之差,即最大静态转换误差。 (3)输出建立时间 从输入数字信号起,到输出电压或电流到达稳定 值时所需要的时间,称为输出建立时间

2.DAC转换器的主要技术指标 (1)分辨率 分辨率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨 率为n位的D/A转换器中,输出电压能区分2 n个不同 的输入二进制代码状态,能给出2 n个不同等级的输出 模拟电压。 (2)转换精度 D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际 值与理想值之差,即最大静态转换误差。 (3)输出建立时间 从输入数字信号起,到输出电压或电流到达稳定 值时所需要的时间,称为输出建立时间

3倒T型电阻网络DAC 由数据锁存器、模拟电子开关(S)、R-2R倒T型 电阻网络、运算放大器(A)及基准电压UkE组成

3.倒T型电阻网络DAC 由数据锁存器、模拟电子开关(S)、 R-2R倒T型 电阻网络、运算放大器(A)及基准电压UREF组成。 2R 2R 2R I 16 I 8 S0 S1 R 2R I 4 S2 R 2R I 2 S3 R △ ∞ D0 D1 D2 D3 RF Uo UREF + + - I

模拟电子开关S3、S2、S1、S分别受数据锁存器 输出的数字信号D3、D2、D1、D0控制。当某位数字 信号为1时,相应的模拟电子开关接至运算放大器的 反相输入端(虚地);若为0则接同相输入端(接 地)。开关S3~S是在运算放大器求和点(虚地)与 地之间转换,因此不管数字信号D如何变化,流过每 条支路的电流始终不变,从参考电压U输入的总电 流也是固定不变的

模拟电子开关S3、S2、S1、S0分别受数据锁存器 输出的数字信号D3、D2、D1、D0控制。当某位数字 信号为1时,相应的模拟电子开关接至运算放大器的 反相输入端(虚地);若为0则接同相输入端(接 地)。开关S3 ~S0是在运算放大器求和点(虚地)与 地之间转换,因此不管数字信号D如何变化,流过每 条支路的电流始终不变,从参考电压UR输入的总电 流也是固定不变的

等效电路 2R 2R 2R 2R 2R REF 16 16 R

2R I 16 2R I 16 R 2R I 8 R 2R I 4 R 2R I 2 UREF R UREF I = 等效电路

4.集成DAC DAC0832是常用的集成DAC,它是用CMOS工 艺制成的双列直插式单片八位DAC,可以直接与Z80、 8080、8085、MCS51等微处理器相连接 0 D, D6 输入锁存器 D R面 LEI AGND AGND l234567890 WR D3 DAC XFER D2 0832 D, D5 DGND louT DGND

4.集成DAC DAC0832 是常用的集成DAC,它是用CMOS工 艺制成的双列直插式单片八位DAC,可以直接与Z80、 8080、8085、MCS51等微处理器相连接。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7 Q7 D7 8位 输 入 锁 存 器 DAC寄 存 器 Q7 8位 DAC LE1 LE1 & ILE & & CS WR1 WR2 XFER UREF IOUT2 IOUT1 Rfb AGND VCC DGND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 DAC 0832 CS WR1 AGND D3 D2 D1 D0 UREF Rfb DGND IOUT2 VCC ILE WR2 XFER D4 D5 D6 D7 IOUT1

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