模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換第一節(jié)數(shù)字－模擬轉(zhuǎn)換器DAC基本概念

DAC的電路結(jié)構(gòu)及工作原理

DAC的主要技術(shù)指標(biāo)返回

我們把從數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換成為數(shù)－模轉(zhuǎn)換，或D/A轉(zhuǎn)換；把從模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換成為模－數(shù)轉(zhuǎn)換，或A

/D轉(zhuǎn)換。

實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的電路稱為D/A轉(zhuǎn)換器，簡寫為DAC；實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的電路稱為A/D轉(zhuǎn)換器，簡寫為ADC。返回傳感器模擬信號ADC數(shù)字信號計算機DAC模擬控制返回ADC和DAC是將數(shù)字計算機應(yīng)用于生產(chǎn)過程自動控制的橋梁。一、DAC基本概念返回DACDn-1Dn-2D0UO1.DAC的基本框圖

DAC的輸入是一個n位的二進(jìn)制數(shù)D，表示為：D=Dn-1×2n-1+Dn-2×2n-2+…+D0×20

經(jīng)過DAC電路后輸出為模擬電壓UO，其大小與輸入的二進(jìn)制代碼的大小成比，設(shè)比例系數(shù)為K，則二、DAC的電路結(jié)構(gòu)及工作原理1.T型電阻網(wǎng)絡(luò)DAC3R－＋

＋Uo∞

2RRRR2R2R2R2R2RS1S0S3S2D0D1D2D3URDADAC包括權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)和求和放大器三個部分。返回T型電阻網(wǎng)絡(luò)2RRRR2R2R2R2RS1S0S3S2D0D1D2D3URDAUD1

000UDUR/24R同理:返回戴維寧等效電路D1=1等效電壓源為UE=UR/23D2=1等效電壓源為UE=UR/22D3=1等效電壓源為UE=UR/21返回DAC等效電路3R－＋

＋Uo∞

R2RUE應(yīng)用疊加原理電阻網(wǎng)絡(luò)開路電壓UE為：返回當(dāng)輸入D是n位數(shù)字量時：T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC的特點：電阻種類只有R和2R兩種，便于集成和提高精度。返回2.倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)DACR－＋

＋Uo∞

2RRRR2R2R2R2RS1S0S3S2D0D1D2D3URII=UR/RI/21I/22I/23I/24當(dāng)輸入D是n位數(shù)字量時：返回三、DAC的主要技術(shù)指標(biāo)1.分辨率數(shù)－模轉(zhuǎn)換器的分辨率是指最小輸出電壓（對應(yīng)的輸入二進(jìn)制數(shù)為1）與最大輸出電壓（對應(yīng)的輸入二進(jìn)制數(shù)的所有位全為1）之比。分辨率＝1/（2n

－1）例如：常用的8位DAC的分辨率約為：

1/（28

－1）≈0.004返回2.精度轉(zhuǎn)換器的精度是指輸出模擬電壓的實際值與理想值之差，即最大靜態(tài)轉(zhuǎn)換誤差。3.線性度通常用非線性誤差的大小表示數(shù)-模轉(zhuǎn)換器的線性度。4.輸出電壓（或電流）的建立時間從輸入數(shù)字信號起，到輸出電壓或電流到達(dá)穩(wěn)定所需的時間，稱為建立時間。5.電源抑制比輸出電壓的變化與相對應(yīng)的電源電壓變化之比，稱為電源抑制比。返回

并聯(lián)比較型ADC

逐次逼近型ADC返回第二節(jié)模擬－數(shù)字轉(zhuǎn)換器返回

模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換的過程包括取樣、保持、量化、編碼四個步驟。一般取樣、保持用一個取樣保持電路完成，量化與編碼用ADC完成。一、并聯(lián)比較型ADC包括分壓器、比較器、編碼器三部分：

分壓器將輸入模擬量予以量化；再把得到的2N個量化電平與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；再將比較結(jié)果進(jìn)行編碼，從而得到相應(yīng)的數(shù)字量。編碼器－＋

＋∞

－＋

＋∞

－＋

＋∞

－＋

＋∞

－＋

＋∞

－＋

＋∞

－＋

＋∞

RRRRRRREuxRABCDEFGD0D1D2數(shù)字輸出輸入電壓ux比較器輸入編碼器輸入ABCDEFGD2D1D0E>ux>7E/811111111117E/8>ux>6E/811111101106E/8>ux>5E/811111001015E/8>ux>4E/811110001004E/8>ux>3E/811100000113E/8>ux>2E/811000000102E/8>ux>E/81000000001E/8>ux>00000000000

優(yōu)點：轉(zhuǎn)換速度快。缺點：需要的比較器數(shù)目多，位數(shù)越多此矛盾越突出。返回返回二、逐次逼近型ADC

逐次逼近型模-數(shù)轉(zhuǎn)換器一般由順序脈沖發(fā)生器、逐次逼近寄存器、數(shù)-模轉(zhuǎn)換器和電壓比較器等幾部分組成。

逐次逼近是由D/A轉(zhuǎn)換器從高位到低位逐位增加轉(zhuǎn)換位數(shù)，產(chǎn)生不同的已知電壓UA，把輸入電壓UI逐次與這些已知電壓進(jìn)行比較而實現(xiàn)。順序脈沖發(fā)生器逐次逼近寄存器DAC電壓比較器輸入電壓UI輸出數(shù)字量dUA基準(zhǔn)UR返回8g+4g8g+4g+2g8g+4g+1g8g8g<13g，12g<13g，14g>13g，13g＝13g，