71数模转换器分析和总结.docx

第

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章节 7.1D/A转换器 备注

名称

授课 理论课（√）；实验课（ ）；实习（ ） 教学 1.5

方式 时数

教学

目 1、掌握D/A转换特性、转换精度、速度和主要参数。

的

及 2、掌握D/A的电路组成及工作原理分析。

要求教学

重 重点：D/A转换特性、工作原理和主要参数。

点

与 难点：D/A的电路组成及工作原理分析。

难点

教学内容提要 时间

分配

复习：A/D、D/A的基本概念和功能。

D/A转换器的基本工作原理

对D/A转换器的基本要求

电路组成

工作原理

输入为n位二进制时的表达式

D/A转换器的转换精度、速度和主要参数

转换精度

转换速度

主要参数

应用举例

讨论、

练习、 作业：教材P4467-2、7-4。作业

教学 启发式教学，多媒体教学与传统板书教学相结合手段

参

资考 参考书1、2

资

料

D/A转换器的基本工作原理一、对D/A转换器的基本的基本要求

1、输入输出关系框图

如右图所示，d

0

~d

n?1

是输入的n位二进制数，

u和i

0 0

是输出的电压或者电流模拟信号，

n?1

iN ?? d?2i

i

10

i?0

其转换思路：是将输入的二进制数字量转化为与其成线性正比的输出模拟量

（电压或者电流信号），即和N

10

成比例线性输出。

2、转换特性

D/A转换输入输出之间的转换关系就是转换特性，可以用右图来表示：图中是3位二进制DAC,输入输出是线性比例关系，它具体形象的反映了DAC的转换关系，这也是对DAC的的基本要求。

二、D/A转换的电路组成

上图就是一个三位二进制D/A转化器的原理电路图：其中ddd

210

是输入的三

位二进制数，它们控制着由6个N沟道增强型MOS管组成的3个电子开关组S、

2

S、S

1 0

，R、2R组成倒T型电阻转换网络，运算放大器完成电流放大型求和运算，

u是输出模拟电压，U

0 REF

是参考电压，也叫做基准电压。

S、S、S和d、d、d

对应关系：

2 1 0 2 1 0

当d ?1即为高电平，d

2 2

?0为低电平，则S

2

右面的MOS管导通，左边的

MOS管截止，那么将相应的2R的电阻接到运放的反向输入端；

当d ?0即为低电平，d

2 2

?1为高电平，则S

2

右面的MOS管截止，左边的

MOS管导通，那么将相应的2R的电阻接地；

S、S

1 0

对d、d

1 0

的控制作用与d对S

2 2

控制作用相同。

总之一般来说，对于输入的n位二进制数中第i位d?1，就把电阻网络中

i

相应的2R电阻接到求和运算放大器反向输入端；反之d?0，就把2R电阻接地。

i

三、工作原理

1、ddd

210

?100时

等效电路图如下图所示：

对于集成运放来说，由于引入了深度电压负反馈，集成运放工作在线性放大区，而其同相输入端接地，则其反相输入端为虚地。

对于倒T型电阻网络，，无论是从AA，、BB，或CC，端从右向左看进去，其等效电阻均为R，则参考电压提供的电流：

RI?UREF

R

那么当ddd

210

?100时，如图所示，流入求和电路的电流，即流入集成运放

反相输入端的电流为I/2,那么这是输出电压为：

R??2

R??

2

2

R

REF R??

REF??

2

23

REF1?22

o

I 1U U U

2、ddd

210

?110

等效电路如下图所示：

则流入求和电路的电流为I/2?I/4，则输出电压：

u ??(I?I)R??(1U

REF

1U

U

REF)R?? REF (1?22?1?21)

o 2 4 2 R 4 R 23

3、ddd

210

?111

利用类似方法可得：

R??(REF2R?REF4R?8RREF)

R??(

REF

2

R

?

REF

4

R

?

8

R

REF)R??

REF (1?22?1?21

23

? ?

o 2 4 8

1U 1U U

?1?20)

4、表达式的一般形式

通过ddd

210

形式：

分别为100、110、111时的结果分析，可以推论得到u

o

一般表达

U

u ????REF (d

o 23 2

?22?d

1

?21?d

0

?20) (7.1.1)

从该公式可以看出，前述电路能够将输