第9章数模与模数转换电路 学习要点 掌握常用DA转换器、AD转换器的工作 原理 熟悉DA转换器、AD转换器的主要性能 指标 了解ADC、DAC在测控系统中的应用
第9章 数/模与模/数转换电路 学习要点： •掌握常用D/A转换器、A/D转换器的工作 原理 •熟悉D/A转换器、A/D转换器的主要性能 指标 •了解ADC、DAC在测控系统中的应用
第9章数/模与模/数转换电路 9DA转换器 92AD转换器 93AD转换器和D/A转换器在测控系统中的应用 退出
第9章 数/模与模/数转换电路 9.1 D/A转换器 9.2 A/D转换器 9.3 A/D转换器和D/A转换器在测控系统中的应用 退出
9.1DA转换器 91,1R2RT型电阻DA转换器 9.1,2具有双极性输出的D/A转换器 9.1.3D/A转换器的主要性能指标 9.14集成DA转换器 退出
9.1 D/A转换器 9.1.1 R—2R T型电阻D/A转换器 9.1.2 具有双极性输出的D/A转换器 9.1.3 D/A转换器的主要性能指标 退出 9.1.4 集成D/A转换器
9,R2RT型电阻DA转换器 目前常用的DA转换器中有R2RT型电阻 D/A转换器、权电阻D/A转换器、全电流DA 转换器、权电容DA转换器以及开关树型 D/A转换器等几种类型。 以R—2RT型电阻D/A转换器为例,说明其转换 原理
目前常用的D/A转换器中有R—2R T型电阻 D/A转换器、权电阻D/A转换器、全电流D/A 转换器、权电容D/A转换器以及开关树型 D/A转换器等几种类型。 以R—2R T型电阻D/A转换器为例，说明其转换 原理。 9.1.1 R—2R T型电阻D/A转换器
T型电阻网络的基本结构如图9-1: 产C 产B R VR 2R 2R B 图91为一个四级的T型网络。电阻值为R和2R的电阻构 成T型。 由图91中节点A向右看的等效电阻值为R,而由BB, CC,DD各点向右看的等效电阻值也都是R,因此:
T型电阻网络的基本结构如图9-1: 图9-1为一个四级的T型网络。电阻值为R和2R的电阻构 成T型。 由图9-1中节点AA向右看的等效电阻值为R，而由BB， CC，DD各点向右看的等效电阻值也都是R，因此:
R121-212 之R 322R 2 1 多32R 依此类推可推到n级
R R 3 R 2 3 R 1 2 2 0 1 3 1 2 2 1 1 2 2 2 1 1 2 2 2 1 1 2 2 2 V i R V i i R V i i R V i i R V i i R = = = = = = = = = 依此类推可推到n级
图9-2T型网络DA转换器 图中D~D3表示四位二进制输入信 号,D2为高位,Db为低位。S~S 是四个电子模拟开关的示意图,模 拟开关S0~S3分别受的信号控制 当二进制代码为0时,电子开关合 到上方接地的一侧;当二进制代码 为1时,电子开关合到下方运算放 s-0s2-0S-0-0 大器输入的一侧,该支路的电流成 为运放输入电流的k部分,通 过运算放大器进而将电流信号转化 为电压信号。由图可知,因为求和 放大器反相输入端的电位始终接近 于零,所以无论开关 在何位置,都相当于接地,流过每 MSB(最高位 一N最低位 个支路的电流也始终不变
图 9 -2 T型网络D/A转换器 图中 表示四位二进制输入信 号， 为高位， 为低位。 是四个电子模拟开关的示意图，模 拟开关 分别受的信号控制： 当二进制代码为 0时，电子开关合 到上方接地的一侧；当二进制代码 为1时，电子开关合到下方运算放 大器输入的一侧，该支路的电流成 为运放输入电流 的一部分，通 过运算放大器进而将电流信号转化 为电压信号。由图可知，因为求和 放大器反相输入端的电位始终接近 于零，所以无论开关 ～ 在何位置，都相当于接地，流过每 个支路的电流也始终不变。 D D 0 3 ~ D3 D0 S S 0 3 ~ S S 0 3 ~ iK 0 S 3 S
可以求出运算放大器的输入电流k为 ik=i3D3+i2D2+iD+iODo RD,+irD+ 1 RD,+ R D 2R 22R 222R 232R 24P(×23 R +D2×2+D1×2+D0×2) 图92中运放接成反相放大器的形式,又根据理想运 放的“虚断”的特性,其输出电压U0为: uo=kKR =-R(D3×2+D2×2+D1×2+D0×2 24R
可以求出运算放大器的输入电流 i K 为 K 3 3 2 2 1 1 0 0 R R R R 3 2 1 0 2 3 R 3 2 1 0 4 3 2 1 0 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 ( 2 2 2 2 ) 2 i i D i D i D i D V V V V D D D D R R R R V D D D D R = + + + = + + + = + + + 图9-2中运放接成反相放大器的形式，又根据理想运 放的“虚断”的特性，其输出电压Uo为： 0 K F R F 3 2 1 0 0 4 3 2 1 ( 2 2 2 2 ) 2 u i R V R D D D D R = − = − + + +
T型网络的输出也可以接至运算放大器的同相和反相两个 输入端,如图9-3所示。这种结构也称作倒T型电阻网络DA转 换器。 R LSB MSB 2R 2R 2R 2R 2R R R R 图:93
T型网络的输出也可以接至运算放大器的同相和反相两个 输入端，如图9-3所示。这种结构也称作倒T型电阻网络D/A转 换器。 图:9-3
T型(或倒T型)电阻网络的特点:电阻网络中只有R、2R 两种阻值的电阻,给集成电路的设计和制作带来了很大的方便, 无论模拟开关状态如何变化,各支路电流都直接流入地或者运 放的虚地,电流值始终不变,因此不需要电流的建立时间;同 时,各支路电流直接接至运放的输入,它们之间不存在传输时 间差。所有这些特点都有助于T型电阻网络提高转换速度,T 型电阻网络是目前DA转换中使用较多的一种
T型（或倒T型）电阻网络的特点:电阻网络中只有R、2R 两种阻值的电阻，给集成电路的设计和制作带来了很大的方便， 无论模拟开关状态如何变化，各支路电流都直接流入地或者运 放的虚地，电流值始终不变，因此不需要电流的建立时间；同 时，各支路电流直接接至运放的输入，它们之间不存在传输时 间差。所有这些特点都有助于T型电阻网络提高转换速度，T 型电阻网络是目前D/A转换中使用较多的一种