模拟量和数字量的转换.pptx

模拟量和数字量的转换第1页/共40页 第2页本章目录11.1 数/模（D/A）转换器11.2 模/数（A/D）转换器返回总目录第2页/共40页 第3页11.1 数/模(D/A)转换器（1） D/A转换电路的目的是将数字式信号（一列数码脉冲）转换成幅度对应于数码值的模拟电信号，它是数字设备与模拟设备通信的必备部件。D/A转换电路一般由基准电压源/电流源;模拟开关;电阻网络;运算放大器等部分组成。本节介绍几种常用D/A转换电路及集成D/A转换电路。第3页/共40页 第4页11.1 数/模(D/A)转换器（2）权电阻D/A转换电路集成运放反相输入端为“虚地”，每个开关可以切换到两个不同的位置，切换到哪个位置由相应位数字量Bi 控制。当数字量为“1”时，开关接基准电压ER；当数字量为“0”时，开关接地。 Bn-1Bn-2B1B0第4页/共40页 第5页11.1 数/模(D/A)转换器（3）选择权电阻网络中电阻的阻值使流过该电阻的电流与该电阻所在位的权值成正比。这样，从最高位到最低位，每一位对应的电阻值应是相邻高位的2倍，使各支路电流从高位到低位逐位递减1/2。当输入二进制数码中某一位Bi=1时，开关Si接至基准电压ER，这时在相应的电阻Ri支路上产生电流为 当Bi=0时，开关Si 接地，电流 Ii = 0。 第5页/共40页 第6页11.1 数/模(D/A)转换器（4）第i 路的电流为 总的输出电流 输出电压 正比于输入数码对应的十进制数值第6页/共40页 第7页11.1 数/模(D/A)转换器（5）R-2R T型D/A转换电路R-2R T型D/A转换原理电路如图。与权电阻D/A转换电路一样，二进制码Bi 控制着开关Si 的位置。Bi为1，Si接ER；Bi为0，Si接地。B0B1B2Bn-2Bn-1第7页/共40页 第8页11.1 数/模(D/A)转换器（6）集成运放反相输入端为“虚地”。因此，从两端的T型结点开始，向中间逐结点推算，很容易得到：当Bi=1,其余位均为0时，从结点i 向左向右看的电阻都是2R，这样,从开关Si经2R支路流进结点的电流等分后分别向左向右流出,其等效电路如图I第8页/共40页 第9页11.1 数/模(D/A)转换器（7）由等效电路可求出，接电源支路所提供的电流均为Ii=EＲ/3R。由于在每个结点向三个反向看的等效电阻相等（2R），因此，这个电流在流向集成运放反相输入端的途中，每经过一个结点，电流都要减小一半。二进制码最高位对运放输入端方向的电流为其它各位产生的电流逐位减小一半，依次为第9页/共40页 第10页11.1 数/模(D/A)转换器（8）这种电路中电阻阻值只有R 和2R两种，精度易于保证，且流过各模拟开关的电流均相同，所以给设计和制作带来方便，故集成D/A电路中多采用这种电路形式。 二进制码控制的各开关对集成运放输入端产生的总电流为输出电压正比于输入数码对应的十进制数值。第10页/共40页 第11页11.1 数/模(D/A)转换器（9）倒置T型D/A转换电路R-2R T型D/A转换电路中,数字信号各位的传输时间不同，因而输出端会产生尖峰效应。倒置T型D/A转换电路可以克服这种缺点。第11页/共40页 第12页11.1 数/模(D/A)转换器（10）集成运放反相输入端为“虚地”，所以，不论开关切换到哪个位置，2R上端都接了0电位。这样，从电阻网络左端开始,用串并联方法可以得到从ER看进去的对地的等效电阻为R。这样，从参考电源ER流进电阻网络的电流为I=ER/R。类似R-2R T型D/A转换电路的分析可知，每经过一个节点，经过电阻向上流的电流减小一半，正好反映了二进制各位码应满足的位权关系。因此，可直接写出第12页/共40页 第13页11.1 数/模(D/A)转换器（11）该电路工作时,在前一组二进制码切换到后一组二进制码时,各位码对应的电流同时到达集成运放输入端,因而不会产生尖峰效应。 第13页/共40页 第14页11.1 数/模(D/A)转换器（12）D/A转换器的主要技术指标 分辩率 输出模拟电压可能被分离的数目。常用输入二进制数的位数N表示其分辨率。精度  D/A转换器实际输出模拟电压与理想输出值之间存在的最大偏差。建立时间 D/A转换器输入从全“0”突变为全“1”（或从全“1”突变为全“0”）时，转换器输出达到与最终稳定值相差?1/2LSB范围内所需要的时间，又称满量程建立时间。是描述D/A转换器转换速度的重要性能指标。 第14页/共40页 第15页11.1 数/模(D/A)转换器（13）D/A转换器的主要技术指标 (续)非线性误差 D/A转换器实际传输特性曲线和平均传输特性曲线之间的最大偏差。也称非线性度或线性度。传输延迟 从数字输入变化到模拟输出，电流达到其最终值的9