1、第2頁，本章目錄，11.1 D/A轉(zhuǎn)換器11.2 A/D轉(zhuǎn)換器，返回總目錄，第3頁，11.1 D/A轉(zhuǎn)換器(1)，其目的是將數(shù)字信號(一系列數(shù)字脈沖)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)于幅度的D/A轉(zhuǎn)換電路一般由參考電壓源/電流源組成；模擬開關(guān)。電阻網(wǎng)絡(luò)；運(yùn)算放大器和其他部件。本節(jié)介紹幾種常見的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和集成數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。第4頁，11.1數(shù)模轉(zhuǎn)換器(2)，重量電阻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，集成運(yùn)算放大器的反相輸入端為“虛地”。每個開關(guān)可以切換到兩個不同的位置，切換到哪個位置由相應(yīng)的位號bi控制。當(dāng)數(shù)字量為“1”時，開關(guān)連接到參考電壓ER；當(dāng)數(shù)字值為“0”時，開關(guān)接地。第5頁，11.1數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器(3)，選擇電阻器網(wǎng)絡(luò)

2、中電阻器的電阻值，使流經(jīng)電阻器的電流與電阻器的重量成比例。以這種方式，從最高位到最低位，對應(yīng)于每個位的電阻值應(yīng)該是相鄰高位的電阻值的兩倍，使得每個分支的電流從高位到低位逐位減少1/2。當(dāng)輸入二進(jìn)制代碼中的位Bi=1時，開關(guān)Si連接到參考電壓er，然后在相應(yīng)的電阻Ri支路中產(chǎn)生電流。當(dāng)Bi=0時，開關(guān)si接地，電流Ii=0。第6頁，11.1數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器(4)，路徑I的電流是，總輸出電流和輸出電壓與對應(yīng)于輸入數(shù)的十進(jìn)制值成比例，第7頁，11.1數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器(5)，R-2R T D/A轉(zhuǎn)換電路，R像重量電阻D/A轉(zhuǎn)換電路一樣，二進(jìn)制代碼Bi控制開關(guān)S1的位置。鉍為1，硅連接到鉺；Bi

3、為0，Si接地。第8頁，11.1數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器(6)，集成運(yùn)算放大器的反相輸入端為“虛地”。因此，從兩端的T形節(jié)點(diǎn)開始，很容易得到，當(dāng)Bi=1且其他位都為0時，從節(jié)點(diǎn)1到左側(cè)和右側(cè)的電阻為2R，因此從開關(guān)S1通過2R分支流入節(jié)點(diǎn)的電流被等分，然后分別流出到左側(cè)和右側(cè)。等效電路如圖1所示，第9頁，11.1數(shù)模轉(zhuǎn)換器(7)因?yàn)槊總€節(jié)點(diǎn)上三個相反方向的等效電阻相等(2R)，每次電流通過一個節(jié)點(diǎn)到達(dá)集成運(yùn)算放大器的反相輸入端時，電流將減少一半。二進(jìn)制代碼的最高位在運(yùn)算放大器輸入端方向的電流為，其他位產(chǎn)生的電流逐位減少一半，接著是第10頁，11.1數(shù)模轉(zhuǎn)換器(8)。在該電路中，電阻只有R和2R兩種

4、，精度容易保證，流過每個模擬開關(guān)的電流相同，便于設(shè)計(jì)和制造，所以集成了很多數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。每個開關(guān)在二進(jìn)制碼控制下產(chǎn)生的到集成運(yùn)算放大器輸入端的總電流是輸出電壓，與輸入碼對應(yīng)的十進(jìn)制值成正比。第11頁，11.1數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器(9)，倒T型數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和R-2R T型數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，每一位數(shù)字信號的傳輸時間是不同的，所以輸出端會產(chǎn)生尖峰效應(yīng)。倒T型數(shù)模轉(zhuǎn)換電路可以克服這一缺點(diǎn)。第12頁，11.1數(shù)模轉(zhuǎn)換器(10)，集成運(yùn)算放大器的反相輸入端是“虛地”，因此無論開關(guān)切換到哪個位置，2R的上端都與0電位相連。以這種方式，從電阻網(wǎng)絡(luò)的左端開始，可以通過使用串并聯(lián)方法獲得從電流變來看的對地等效電阻。這

5、樣，從參考電源er流入電阻器網(wǎng)絡(luò)的電流是1=ER/R.根據(jù)對類似的R-2R數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的分析，流過電阻的電流每流過一個節(jié)點(diǎn)就減少一半，這正好反映了每個二進(jìn)制碼應(yīng)該滿足的位權(quán)關(guān)系。因此，它可以直接寫入第13頁，11.1數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器(11)。當(dāng)電路工作時，當(dāng)前一組二進(jìn)制代碼被切換到下一組二進(jìn)制代碼時，對應(yīng)于每個co的電流分辨率通常用輸入二進(jìn)制數(shù)的n來表示。實(shí)際輸出模擬電壓與精密數(shù)模轉(zhuǎn)換器理想輸出值之間的最大偏差。建立時間當(dāng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入突然從全“0”變?yōu)槿?”(或從全“1”變?yōu)槿?”)時，轉(zhuǎn)換器輸出與最終穩(wěn)定值相差1/2 LSB所需的時間也稱為滿量程建立時間。描述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度

6、是一個重要的性能指標(biāo)。第15頁，11.1數(shù)模轉(zhuǎn)換器(13)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)(續(xù))數(shù)模轉(zhuǎn)換器的實(shí)際傳輸特性曲線與平均傳輸特性曲線之間的非線性誤差最大偏差。也稱為非線性或線性。傳輸延遲從數(shù)字輸入變?yōu)槟M輸出，電流達(dá)到最終值的90%所需的時間。靜態(tài)功耗指定在指定負(fù)載下輸入所有“0”和“1”時的最大功耗。電源電壓抑制由特定電源電壓的變化引起的模擬輸出的變化。第16頁，11.1數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)，DAC0830系列集成數(shù)模轉(zhuǎn)換器，DAC0830系列包括DAC0830、DAC0831和DAC0832。我們以DAC0832為例來說明它的基本工作過程。DAC0832芯片包含一個由倒t型電阻網(wǎng)絡(luò)和電子

7、開關(guān)組成的八位數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。它還包括一個8位輸入寄存器和一個8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器寄存器。當(dāng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器寄存器中的數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換時，下一組數(shù)字信號可以存儲在輸入寄存器中，這樣可以提高轉(zhuǎn)換速度。芯片外接集成運(yùn)算放大器，放大轉(zhuǎn)換后的模擬電流信號，再轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。第17頁，11.1數(shù)模轉(zhuǎn)換器(15)，DAC0832原理框圖，第18頁，11.1數(shù)模轉(zhuǎn)換器(16)，DAC0832引線排列圖，第19頁，11.1數(shù)模轉(zhuǎn)換器， Iout1:模擬電流輸出端子。 Iout2:模擬電流輸出端子，接地。如果 Rf:的外部集成運(yùn)算放大器電路的增益很小，在集成運(yùn)算放大器的引出端和輸出端之間增加一個電阻；如果外部集成運(yùn)算

8、放大器電路的增益足夠大，則引出端直接與運(yùn)算放大器的輸出端相連，而不需要外部電阻。Uref:參考電壓端子，可在10v和-10v之間選擇。UCC:電源電壓端子，在5v和15v之間選擇，15V是最好的。DGND:數(shù)字電路的接地端子。AGND:模擬電路的接地端，通常與DGND相連。第20頁，11.1數(shù)模轉(zhuǎn)換器(18)，芯片選擇信號，低電平有效。傳輸?shù)碗娖接行У臄?shù)模轉(zhuǎn)換器寄存器的控制信號。低電平有效的數(shù)模轉(zhuǎn)換器寄存器寫控制信號。ILE(輸入鎖存使能):數(shù)據(jù)允許鎖存高電平有效的信號。輸入寄存器的寫控制信號，低電平有效。第21頁，11.2模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器(1)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功能是將輸入模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)行輸出。因?yàn)檩斎肽M信號在時間上連續(xù)變化，而輸出數(shù)字信號是不連續(xù)的，所以轉(zhuǎn)換只能在特定時刻對輸入進(jìn)行采樣，然后將這些采樣值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。因此，模數(shù)轉(zhuǎn)換必須首先對輸入模擬信號進(jìn)行采樣，然后進(jìn)入保持狀態(tài)。在保持時間內(nèi)，采樣信號被轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并以某種編碼形式輸出。第22頁，