数字电子技术基础（第五版）第十一章 数－模和模－数转换.pptVIP

第十一章 数－模和模－数转换;本章重点： 1、种类和特点（性能比较） 2、结构(一般了解)，A/D 采样定理 3、性能：速度、精度（包括误差）及有 关计算 4、DAC输入输出关系式推导 ;11.1 概述;11.1 概述;2、主要性能指标;2.A/D转换器：;本章重点： 1、种类和特点（性能比较） 2、结构(一般了解)，A/D 采样定理 3、性能：速度、精度（包括误差）及有 关计算 4、DAC输入输出关系式推导 ;DAC;11.2 D/A转换器;图11.2.1为n 位D/A转换器的原理框图;*按解码网络结构不同把D/A分为：;D/A转换器的分类:;11.2.1 权电阻网络D/A转换器;图11.2.2;11.2.1 权电阻网络D/A转换器;（2）求和放大器A：为一个接成负反馈的理想运算放大器。即：AV＝∞，iI＝0，Ro＝0。由于负反馈，存在虚短和虚断，即V－≈V＋＝0， iI＝0。; 补充求和运放： 运放工作在线性放大状态且深度负反馈时：“虚短”：U+=U-； “虚断”：I+=I-=0 故 U-=0-------虚地端 ;2.输出电压的计算：;取RF＝R / 2，则输出电压为;上式标明，输出的模拟电压与输入的数字量Dn成正比。;为了克服这个缺点，在输入数字量较多时可采用图11.2.3所示的电路。;11.2.2 倒T形电阻网络D/A转换器;11.2.2 倒T形电阻网络D/A转换器;总的电流为;由于; 对于n位输入的倒T形电阻网络D/A转换器，在求和放大器的反馈电阻为R时，其输出的模拟电压为;图11.2.6为采用倒T型电阻网络的单片集成D/A转换器CB7520(AD7520)的电路。;输出电压为;注：在使用CB7520时需要外接运算放大器，反馈电阻可以采用内部的电阻R，也可以外接反馈电阻接到Iout1和vo之间。外接参考电压VREF必须有足够的精度，才能确保应有的转换精度。;CB7520(AD7520)的应用：CB7520(AD7520)可用作单极性电压输出，其连接电路如图11.2.7所示。;其中反相输入的电压输出为;同相输入的电压输出为：;对应的输出输入的关系如表11-1所示（反相）;注：①在图11.2.7电路中，RW1可调节反馈电阻的阻值，使得运算放大器的放大比例系数增加，从而达到提高满量程输出电压的目的；;*RW2起到减小满量程的目的，因为它是和内部电阻网络的等效电阻串联，从而改变电流I；;*RW3是运算放大器的调零电阻。;11.2.3 权电流型D/A转换器;图11.2.9是常采用的恒流源电路。其电流为：;由图11.2.8可得;图11.2.10为权电流型D/A转换器的原理电路;11.2.3 权电流型D/A转换器;(2) 恒流源IBO用来给各管提供必须的偏置电流;则输出电压为;采用权电流型单片集成D/A转换器有DAC0806、DAC0807、DAC0808等，它们都采用双极型三极管，工作速度较高。;其中d0~d8为8位数字量输入端，Io是求和电流输出端。;*11.2.5 权电容网络D/A转换器（自学）; 表11-2是3位二进制数从＋3V到－4V的补码表示形式及希望得到的模拟电压输出。输入为3位二进制补码。最高位为符号位，正数为0，负数为1;其输出电压为;对照表11-2，若把上表的正常输出电压偏移－4V,则可得到表11-2的正负电压输出。; 为了得到表11-3中在输入代码为100时，输出电压为0V，此时电路如图11.2.13所示; 另外对照表11-2和11-3可知两个最高位（符号位）为取反的形式，故将最高位取反后加到普通D/A转换器上即可得到双极型输出，如图11.2.13所示。;如CB7520接成双极性输出的电路如图11.2.15所示。;11.2.7 D/A转换器的转换精度与转换速度;精度;如10位D/A转换器的分辨率为;*转换误差一般用最低有效位的倍数表示，如1LSB，即为输出的模拟电压和理论值之间的绝对误差小于等于输入为00…01时的输出电压。有时也用绝对误差与输出电压满刻度的百分数来表示;11.2.7 D/A转换器的转换精度与转换速度;b. 失调误差（漂移误差或平移误差）; 由于模拟开关的导通电阻和导通压降都不能为零，故而它们的存在肯定会引起输出产生误差电压 △vo3 。由于每个开关的导通电阻不一定相等，接地时和接VREF的压降也不一定相同，故 △vo3即非常数，也不和输入数字量成正比,这种误差就是非线性误差，它没有一定的规律。还有电阻网络的电阻阻值得偏差，也会产生非线性误差△vo4 。如图11.2.19所示;故为了获得高精度的D/A转换器，不仅要有高的分辨率，还要选用高稳定度的参考电压VREF和低漂移地运算放大器与之配合，才可