◎第8章数/模转换和模/数转换 授课计划 教学内容 教学小结
第8章 数/模转换和模/数转换 授课计划 教学内容 教学小结
、授课计划 1、教学目标 1、了解DAC、ADC的分类及主要参数; 2、掌握集成D/A转换器芯片DAC0832的应用。 3、掌握集成AD转换器芯片ADC0809的应用
一、授课计划 1、教学目标 1、了解DAC、ADC的分类及主要参数； 2、掌握集成D/A转换器芯片DAC0832的应用。 3、掌握集成A/D转换器芯片ADC0809的应用
2、重点与难点 1、重点:掌握AD、DA转换的典型应用电路 2、难点:D/A、AD转换器集成芯片的选用
2、重点与难点 1、重点： 掌握A/D、D/A转换的典型应用电路 2、难点： D/A、A/D转换器集成芯片的选用
3、学时分配:共4学时 ◆第1、2学时:AD转换集成芯片及其应用 ◆第3、4学时:D/A转换集成芯片及其应用
3、学时分配：共4学时 第1、2学时：A/D转换集成芯片及其应用 第3、4学时：D/A转换集成芯片及其应用
Q8D/A转换器(第1、2学时) 随着数字电子技术的迅猛发展,特别是计算机在自动控制、自动检测 电子信息处理及许多其他领域的广泛应用,用数字电路来处理模拟信号的方 式更加普遍 模拟量激字量 字量]模拟量 重传 小信号 微处理 放大 感器 放大器 器CPU 驱动 图8.1电脑包装秤的框图
8.1 D/A转换器（第1、2学时） 随着数字电子技术的迅猛发展，特别是计算机在自动控制、自动检测、 电子信息处理及许多其他领域的广泛应用，用数字电路来处理模拟信号的方 式更加普遍。 称重传 感器 小信号 放大器 A/D 微处理 器CPU D/A 放大 驱动 料门 开关 驱动 显示 mg ΔU 模拟量 数字量 数字量 模拟量 图8.1 电脑包装秤的框图
D/A转换器的基本原理 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, 然后将这些模拟量相加,即可得到与数字量成正比的总模拟量, 从而实现了数字/模拟转换 D/A转换器 v76543210 输入 输出 000001010011100101110111D
一． D/A转换器的基本原理 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， 然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量， 从而实现了数字/模拟转换
8.1.1权电阻网络DA转换器 个多位二进制数中每一位上的1所代表的数值的大小称为这 位的权。n位二进制数dn=dn1dn2…d1d,从高位到最低位的权依 次为2n-1、2n2..21、20。 电阻网络DA转换的原理图中S3S2S1S0是四个电子开关,它们是接通地还是接通 参考电压U’分别接收输入代码d-d2d1d的控制。d=0时,S接通地;d=1时 S2接通参考电压,支路上有电流I流向求和放大器A 求和放大器A的反向输入端U和输出端U之间接有负反馈电阻RF(R2),则A 工作在线性区有U=U+=0(虚接地),在认为A输入电流L近似为零的条件下可 以得到 U0=-R R(3+12+l1+10) 因2=d2,2= REF REF d代入上式得 R 2R R 2R REF R(d3·2+d2 ta ta 23R
8.1.1权电阻网络D/A转换器 一个多位二进制数中每一位上的1所代表的数值的大小称为这一 位的权。n位二进制数dn=dn-1 dn-2……d1 d0，从高位到最低位的权依 次为2 n-1 、2 n-2 … 21 、2 0。 电阻网络D/A转换的原理图中S3S2S1S0是四个电子开关，它们是接通地还是接通 参考电压UREF ，分别接收输入代码d3d2d1d0的控制。di=0时，Si接通地；di=1时 ，S2接通参考电压，支路上有电流Ii流向求和放大器A。 求和放大器A的反向输入端U-和输出端U之间接有负反馈电阻RF（R/2），则A 工作在线性区有U-=U+=0（虚接地），在认为A输入电流Ib近似为零的条件下可 以得到
取 R=R/2代入上式得 REE-dld2….23+d,23+d121+an·2° (8.2.2) 对于n位数权电阻DA转换器,运算放大器的反馈电阻取为R/2,时有 d,2n-1+d 2 d2l+d020) 当Dn=d d1do=00.0时,有U=0 SDn=dn- dn-2.d, do=111.11b+XO 2"UREF (82.3) 从式(823)中可以看到:U为正电压时,输出电压u始终为负值。 要想得到正的输出电压u,可以将Ua取为负值。 权电阻网络的DA转换器的优点是结构比较简单,所用的电阻元件数很 少。它的缺点是各个电阻的阻值相差很大。按等比数列取值,尤其在输 入信号的位数较多时,这个问题就更加突出。如当输入信号达到8位时, 取权电阻网络最小的电阻R=5KΩ2,则最大电阻为27R=064M2,两者相 差128倍。要想在极为宽的范围内,每个阻值都有很高的精度是十分困难 的,尤其制作集成电路十分不利。因此在集成DAC中很少单独使用此电 路
取 代入上式得 （8.2.2） 对于n位数权电阻D/A转换器，运算放大器的反馈电阻取为R/2，时有 U0= -(dn-1 2 n-1+dn-2 2 n-2+…d1 2 1+d0 2 0 ) 当Dn= dn-1 dn-2…d1 d0 =00...0 时, 有U0=0 当Dn= dn-1 dn-2…d1 d0=111…11时,有V0= - （8.2.3） 从式（8.2.3）中可以看到：UREF为正电压时，输出电压u0始终为负值。 要想得到正的输出电压u0，可以将UREF取为负值。 权电阻网络的D/A转换器的优点是结构比较简单，所用的电阻元件数很 少。它的缺点是各个电阻的阻值相差很大。按等比数列取值，尤其在输 入信号的位数较多时，这个问题就更加突出。如当输入信号达到8位时， 取权电阻网络最小的电阻R=5KΩ，则最大电阻为2 7R=0.64MΩ，两者相 差128倍。要想在极为宽的范围内，每个阻值都有很高的精度是十分困难 的，尤其制作集成电路十分不利。因此在集成DAC中很少单独使用此电 路。 RF = R/ 2
812倒T形电阻网络D/A转换器(4位) 图中S~S3为模拟开关,由输入数码D控制, 当D=1时,S接运算放大器反相输入端(虚地),电流流入求和电路; 当D=0时,S将电阻2R接地。 所以,无论S处于何种位置,与S相连的2R电阻均接“地”(地或虚地) (LSB) R (MSB) D I 2RI2R R 2R 16 R R R I
8.1.2 倒T形电阻网络D/A转换器（4位） 所以，无论Si处于何种位置，与Si相连的2R电阻均接“地”（地或虚地）。 图中S0～S3为模拟开关，由输入数码Di控制， 当Di=1时，Si接运算放大器反相输入端（虚地），电流Ii流入求和电路； 当Di=0时，Si将电阻2R接地
可算出,基准电流上=UkE/R, 则流过各开关支路(从右到左)的电流分别为2、I4、8、D16 于是得总电流: UrD DDD REF U R242 xR之(D22) REF 输出电压: R U U R R ∑ D222) i=0 将输入数字量扩展到n位,则有: R REF D2) R 71 可简写为:Uo=-KNB, 其中 R K REF B=∑(D2) R i=0
可算出，基准电流 I=UREF/R， 输出电压： 则流过各开关支路（从右到左）的电流分别为 I/2、I/4、I/8、I/16。 于是得总电流： 将输入数字量扩展到n位，则有： 可简写为：UO=－KNB , 其中 NB =