第十一章 数/模和模/数转换
第十一章 数/模和模/数转换
主要内容 本章主要介绍： ①数/模转换电路的基本原理和典型电路。 典型电路包含 权电阻网络数一模转换器 到梯形电阻网络数一模转换器 权电流型数一模转换器 开关树型数一模转换器 ②模/数转换电路的一般原理和步骤。 ③数/模和模/数转换的精度和速度
主要内容 本章主要介绍： ①数/模转换电路的基本原理和典型电路。 典型电路包含 权电阻网络数—模转换器 到梯形电阻网络数—模转换器 权电流型数—模转换器 开关树型数—模转换器 ②模/数转换电路的一般原理和步骤。 ③数/模和模/数转换的精度和速度
教学基本要求 理解和掌握： D/A转换器的工作原理、电路结构：包 括权电阻网络、倒T型电阻网络，权电流 D/A转换器结构、工作原理、特点。直接 AD转换器，间接AD转换器的工作原理。 D/A、AD转换精度与转换速度。 重点掌握： D/A、AD转换器集成电路芯片的功能 与应用。 般了解：取样一保持及量化、编码电路
教学基本要求 理解和掌握： D/A转换器的工作原理、电路结构：包 括权电阻网络、倒T型电阻网络，权电流 D/A转换器结构、工作原理、特点。直接 A/D转换器，间接A/D转换器的工作原理。 D/A、A/D转换精度与转换速度。 重点掌握： D/A、A/D转换器集成电路芯片的功能 与应用。 一般了解：取样－保持及量化、编码电路
11.1概述 将数字信号转换为模拟信号称为 数一模转换，或简称为D/A(Analog to Digital)转换。把实现D/A转换的电路称 为D/A转换器，简写为DAC。 将模拟信号转换为数字信号称为 模一数转换，或简称为A/D（Digital to Analog)转换。把实现A/D转换的电路称 为AD转换器，简写为ADC
11.1 概述 将数字信号转换为模拟信号称为 数—模转换，或简称为D/A（Analog to Digital)转换。把实现D/A转换的电路称 为D/A转换器，简写为DAC。 将模拟信号转换为数字信号称为 模—数转换，或简称为A/D（ Digital to Analog)转换。把实现A/D转换的电路称 为A/D转换器，简写为ADC
11.2D/A转换器 1、权电阻网络D/A转换器 一个多位二进制数中每一位的1所代表 的数值大小称为这一位的权。 如果一个n位二进制数用D.=du1dn 2.dd表示，那最高位（简写作MSB)到最 低位（简写为LSB)的权依次为2m-1、2m-2. 21、20。 权电阻网络D/A转换器中的电阻值的大 小即是按二进制数的权的大小设定的
11.2 D/A转换器 1、权电阻网络D/A转换器 一个多位二进制数中每一位的1所代表 的数值大小称为这一位的权。 如果一个n位二进制数用Dn =dn-1dn- 2 .d1d0表示，那最高位（简写作MSB)到最 低位（简写为LSB)的权依次为2n-1 、2n-2 . 21 、20 。 权电阻网络D/A转换器中的电阻值的大 小即是按二进制数的权的大小设定的
权电阻网络D/A转换器原理图： 若把运算放大器近似地看成是理想放大器， 则有 Vo=-R2=-R(3+I2+I1+L0) R=R 由于V_≈0，因而 13= d; 22R2R 12= VgeE-d2 23R 000 2R 11= VReE d S152 22R VREEdo VREF 23R d
权电阻网络D/A转换器原理图： 若把运算放大器近似地看成是理想放大器， 则有 ( ) O F F 3 2 1 0 v R i R I I I I 3 0 REF 0 2 1 REF 1 2 REF 2 3 REF 3 d 2 R V I d 2 R V I d 2R V I d R V I V 0, 由于 因而 23R 2 2R 21R R I0 I1 I2 I3 S S3 S0 S1 2 VREF d0 d1 d2 d3 i 2 R R F v0
将I~L3代入Vo,并取R=R/2,则得到 恶u,2+dy2+42+d2 对于n位的权电阻网络D/A转换器，输出 电压可写为： (d2-+d-22++d2） 2" 2
将I0~I3代入V0，并取RF=R/2,则得到 ( ) 0 0 1 1 2 2 3 4 3 REF O d 2 d 2 d 2 d 2 2 V v 对于n位的权电阻网络D/A转换器，输出 电压可写为： n n REF 0 0 n 2 n 2 n 1 n n 1 REF O D 2 V d 2 d 2 d 2 2 V v ( . )
上式表明：输出的模拟电压正比于输入 的数字量D,从而实现了从数字量到模拟量 的转换。 当D=0时，Vo=0, 当D=11.1时，Vo= 2°1VE 2" 故vo的最大变化范围是 0 2-I 2
上式表明：输出的模拟电压正比于输入 的数字量D，从而实现了从数字量到模拟量 的转换。 当D=0时， vO=0， 当D=11.1时， 故vO的最大变化范围是 n REF n O V 2 2 1 v n REF n V 2 2 1 0 ~
当输入信号的位数较多时，上述电路中 电阻的阻值相差较大，而要在极为宽广的阻 值范围内保证每个电阻都有很高的精度是十 分困难的。为克服这个缺点，在输入数字量 的位数较多时采用下列双级权电阻网络。 R R=8R R (1S串 (MSB)
当输入信号的位数较多时，上述电路中 电阻的阻值相差较大，而要在极为宽广的阻 值范围内保证每个电阻都有很高的精度是十 分困难的。为克服这个缺点，在输入数字量 的位数较多时采用下列双级权电阻网络
2、倒T型电阻网络D/A转换器 为了克服权电阻网络中电阻阻值相差太大 的缺点，又研制了倒T型电阻网络D/A转换器。 原理图如下：LSB) (MSB) do d d, 03 31 2R中2R中品2RW2R中好2R号 VREF
2、倒T型电阻网络D/A转换器 为了克服权电阻网络中电阻阻值相差太大 的缺点，又研制了倒T型电阻网络D/A转换器。 原理图如下： 2R 2R 2R 2R 2R I 16 I 8 I 4 I 2 I 16 I 8 I 4 I 2 S0 S1 S2 S3 d3 d0 d1 d2 R I vO R R R (LSB) (MSB) i VREF