数电部分第9章 数模和模数转换.pptx

第九章数模和模数转换
模数与数模转换器是计算机与外部设备的重要接口,也是数字测量和数字控制系统的重要部件。
将模拟量转换为数字量的装置称为模数转换器(简称A/D转换器或ADC);
传感器
模拟控制
模拟信号
数字计算机
数字控制
数字信号
ADC
DAC
将数字量转换为模拟量的装置称为数模转换器(简称D/A转换器或DAC)
D/A转换器
D/A转换器
小结
A/D转换器
D/A转换器
D/A转换器的作用是将输入的数字量转换成与之成正比的模拟量
D/A转换器组成
基准电压
数码输入
电子模拟开关
解码电路
求和电路
D/A转换器分类
按输入方式分
并行输入
串行输入
按电路结构分
权电阻网络
T型电阻网络
倒T型电阻网络
D/A转换器

反相比例
运算电路
T型电
阻网络
+VR
S1
S3
S2
S0
R0
d3
d2
d1
d0
0
1
1
0
Vo
+
+
-
A
RF
0
0
1
1
+
–
R1
R2
R3
I0
I1
I2
I3
I
IF
R
,
输入数字量D
模拟量
输出
输出的模拟量应正比于输入的数字量 Vo=VR·D
基准电压
D/A转换器

+VR
S1
S3
S2
S0
R0
D3
D2
D1
D0
0
1
1
0
Vo
+
+
-
A
RF
0
0
1
1
+
–
R1
R2
R3
I0
I1
I2
I3
I
IF
R
,
电子模
拟开关
电子模拟开关受数字量控制,Dn若为1,开关接基准电平(“1”), Dn若为0,接地(“0”)。
+VR
S1
S3
S2
S0
R0
D3
D2
D1
D0
0
1
1
0
Vo
+
+
-
A
RF
0
0
1
1
+
–
R1
R2
R3
I0
I1
I2
I3
I
IF
R
,
根据叠加原理: I=I3+I2+I1+I0 ,若现在开关都接“1”,则:
若各权电阻按以下规律取值:

+VR
S1
S3
S2
S0
R0
D3
D2
D1
D0
0
1
1
0
Vo
+
+
-
A
RF
0
0
1
1
+
–
R1
R2
R3
I0
I1
I2
I3
I
IF
R
,

+VR
S1
S3
S2
S0
R0
D3
D2
D1
D0
0
1
1
0
Vo
+
+
-
A
RF
0
0
1
1
+
–
R1
R2
R3
I0
I1
I2
I3
I
IF
R
,

1
1
0
0
+VR
S1
S3
S2
S0
R0
D3
D2
D1
D0
0
1
1
0
Vo
+
+
-
A
RF
0
0
1
1
+
–
R1
R2
R3
I0
I1
I2
I3
I
IF
R
,
=0
=0
I=I3+I1
倒T型电阻网络D A转换器
Vo
+
+
-
A
RF
D3
D2
D1
D0
I01
S2
S3
S1
S0
I3
I1
I0
I2
2R
+VR
2R
2R
2R
2R
R
R
R
I
I02
Ii
IF
倒T型电阻网络
求和运算电路
电子模拟开关
为了克服权电阻电路难以保证精度问题,常采用倒T型电阻网络D/A转换器。
倒T型电阻网络D A转换器
Vo
+
+
-
A
RF
D3
D2
D1
D0
I01
S2
S3
S1
S0
2R
+VR
2R
2R
2R
2R
R
R
R
I
I02
I
IF
由于运放的反相输入端虚地,所以,无论模拟电子开关合向哪一边,T型电阻网络与地之间的等效电路都如下图所示。
I/2
I/2
I/4
I/4
I/8
I/8
I/16
I/16
电路等效电阻为R,所以端口电流I =VR/R,其余各支路电流分别是I/2、I/4、I/8、I/16。
当模拟开关控制端Di为高电平时相应的电子开关Si将该支路的电流引入运放;当控