模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換-D-A轉(zhuǎn)換器（電子技術(shù)課件）

D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理D/A轉(zhuǎn)換器：將輸入的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成與輸入成正比的模擬信號(hào)，以電壓或電流的形式輸出。

n位二進(jìn)制輸入模擬電壓輸出DAC電路基本原理圖暫時(shí)存放輸入。n位寄存器分別控制n個(gè)模擬開關(guān)。

一般的DAC基本組成包括四部分：模擬電子開關(guān)、基準(zhǔn)電壓、電阻譯碼網(wǎng)絡(luò)和求和運(yùn)輸放大器。將基準(zhǔn)電壓按位權(quán)關(guān)系加到電阻解碼網(wǎng)絡(luò)將各電流求和，并轉(zhuǎn)為電壓輸出數(shù)碼為1的位在電阻網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生與其位權(quán)成正比的電流總結(jié)DAC的基本組成：電子開關(guān)、基準(zhǔn)電壓、電阻網(wǎng)絡(luò)、求和運(yùn)輸放大器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換概述●D/A與A/D轉(zhuǎn)換的概念●D/A與A/D轉(zhuǎn)換的作用●DAC和ADC的分類數(shù)模轉(zhuǎn)換：將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的過(guò)程（Digital

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Analog，D/A）D/A轉(zhuǎn)換器：實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換的電路（Digital－AnalogConverter，DAC）模數(shù)轉(zhuǎn)換：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過(guò)程（Analog

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Digital，A/D）A/D轉(zhuǎn)換器：實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路（Analog－DigitalConverter，ADC）為什么要進(jìn)行數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換？現(xiàn)實(shí)世界（模擬量）數(shù)字世界（0/1）A/DD/ADAC和ADC是連接數(shù)字世界和模擬世界的橋梁，在現(xiàn)代信息技術(shù)中具有舉足輕重的作用。1.DAC的分類DAC電流求和型分壓器型權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC權(quán)電流型DAC倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)DAC開關(guān)樹型DAC權(quán)電容網(wǎng)絡(luò)DAC2.ADC的分類ADC直接ADC間接ADC并聯(lián)比較型ADC權(quán)電流型DAC逐次逼近型ADC雙積分型ADCV-F變換型ADC總結(jié)DAC：數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC：模數(shù)轉(zhuǎn)換器DAC的分類、ADC的分類D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用以AD7520為例，介紹D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用。AD7520是一種10位CMOS型的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片，與微處理器完全兼容。該芯片以接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易、通用性好、性能價(jià)格比高等特點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。AD7520實(shí)物圖AD7520只含倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)、電流開關(guān)和反饋電阻，不含運(yùn)算放大器，輸出端為電流輸出。實(shí)際使用時(shí)需要外接集成運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)電壓源。AD7520內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖AD7520管腳排列圖D0～D9：10位數(shù)據(jù)輸入端IOUT1：電流輸出端1IOUT2：電流輸出端2Rf：10kΩ反饋電阻引出端Vcc：電源輸入端UREF：參考電壓輸入端GND：地AD7520的主要參數(shù)參數(shù)名稱單位參數(shù)值分辨率bit10轉(zhuǎn)換時(shí)間UREFus1V–25~+25功耗mW

2010位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出從全0加到全1，電路的模擬輸出電壓uo將由0V增加到最大值。如果計(jì)數(shù)脈沖不斷，則可在電路的輸出端得到周期性的鋸齒波。應(yīng)用舉例：AD7520組成鋸齒波發(fā)生器AD7520組成的鋸齒波發(fā)生器AD7520組成的鋸齒波發(fā)送器產(chǎn)生的波形總結(jié)AD7520簡(jiǎn)介及應(yīng)用（鋸齒波發(fā)生器）D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)1.

最小輸出電壓ULSB：輸入數(shù)字量最低位為1、其余各位均為0時(shí)的輸出電壓。2.

滿量程輸出電壓UFSR：輸入數(shù)字量為全1時(shí)的輸出電壓值。

4.

轉(zhuǎn)換速度：指從輸入數(shù)字量到轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的模擬輸出電壓所需要的時(shí)間。不同的DAC其轉(zhuǎn)換速度也是不相同的，一般約為幾微秒到幾十微秒。5.

轉(zhuǎn)換精度：指實(shí)際輸出值與理論計(jì)算值之差。這種差值由轉(zhuǎn)換過(guò)程各種誤差引起，如基準(zhǔn)電壓不夠穩(wěn)定、運(yùn)算放大器的零點(diǎn)漂移、電阻網(wǎng)絡(luò)中電阻值的偏差、模擬開關(guān)的導(dǎo)通內(nèi)阻和導(dǎo)通壓降等。

通常用最大誤差與滿量程輸出電壓之比的百分?jǐn)?shù)表示轉(zhuǎn)換精度。一般要求D/A轉(zhuǎn)換器的最大誤差小于1ULSB/2。例：某一測(cè)量?jī)x器中有一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器，若要求該D/A轉(zhuǎn)換器的精度小于0.05%，試問(wèn)應(yīng)選多少位的D/A轉(zhuǎn)換器？

總結(jié)DAC主要技術(shù)指標(biāo)：VLSB、VFSR、分辨率、轉(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)換精度倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器為了克服權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器中電阻阻值相差太大的缺點(diǎn)，研制出倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器。這種D/A轉(zhuǎn)換器只有R、2R兩種阻值的電阻。四位倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC電路電子開關(guān)參考電壓電阻網(wǎng)絡(luò)求和電路輸入數(shù)字量輸出電壓由于求和放大器反相輸入端V-為“虛地”，所以無(wú)論電子開關(guān)合到哪邊，2R電阻都相當(dāng)于接“地”，故得出右圖的等效電路。從AA、BB、CC、DD每個(gè)端口向左看的等效電阻都是R，因此總電流I=VREF/R，每條支路電流依次為I/2、I/4、I/8、I/16。電流流入地還是運(yùn)算放大器，由輸入的數(shù)字量Di通過(guò)控制電子開關(guān)Si來(lái)決定（Di=1電流流入運(yùn)放，反之流入地）。故流入運(yùn)算放大器的總電流為：

對(duì)于n位倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器，相應(yīng)的輸出為：

上式表明，輸出的模擬電壓與輸入的數(shù)字量Dn成正比。總結(jié)倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC的工作原理：只有R、2R兩種阻值的電阻權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器四位權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC電路i

電阻網(wǎng)絡(luò)S3D3RS2D22RS1D14RS0D08RREFVAvOI3I

2I1I0電子開關(guān)輸入數(shù)字量輸出電壓參考電壓從低位到高位，每位的電阻是相鄰高位電阻值的2倍。對(duì)應(yīng)位輸入0時(shí)開關(guān)接地，輸入1時(shí)接參考電壓。求和電路

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S3D3RS2D22RS1D14RS0D08RREFVAvOI3I

2I1I0流過(guò)各電阻的支路電流為多少？

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S3D3RS2D22RS1D14RS0D08RREFVAvOI3I

2I1I0

對(duì)于n位權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器，相應(yīng)的輸出為：

上式表明，輸出的模擬電壓與輸入的數(shù)字量Dn成正比。注：若VREF取正值，則輸出電壓為負(fù)值。若想輸出電壓為正值，可將VREF取負(fù)值。

權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所用電阻元件數(shù)很少。權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)