第九章模数与数模转换介绍.ppt

第九章模数与数模转换介绍
第一页，本课件共有78页
作 业
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9-13
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第二页，本课件共有78页
3、正确理解D/A、A/D转换器的主要参数。
1、掌握倒T形电阻网络D/A转换器(DAC)、集K），该集成D/A转换器在应用时必须外接参考电压源和运算放大器。其内部电阻网络组成的D/A转换电路如图所示，AD7520的引脚图如图所示。
CMOS开关倒T形电阻网络D/A转换器AD7520
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第十七页，本课件共有78页
要使D/A转换器具有较高的精度，对电路中的参数有以下
要求：
（1）基准电压稳定性好；
（2）倒T形电阻网络中R和2R电阻的比值精度要高；
（3）每个模拟开关的开关电压降要相等；
（4）为实现电流从高位到低位按2的整倍数递减，模拟开关的
导通电阻也相应地按2的整数倍递增。
由于在倒T形电阻网络D/A转换器中，各支路电流直接流入
运算放大器的输入端，它们之间不存在传输上的时间差。电路
的这一特点不仅提高了转换速度，而且也减少了动态过程中输
出端可能出现的尖脉冲。它是目前广泛使用的D/A转换器中速
度较快的一种。
关于D/A转换器精度的讨论
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第十八页，本课件共有78页
Di =1时，开关Si接运放的反相端;
Di= 0时，开关Si接地。
用恒流源代替倒T型电阻网络
（三） 权电流型D/A转换器
为进一步提高D/A转换器的转换精度，可采用权电流型D/A转换器。
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第十九页，本课件共有78页
在恒流源电路中，各支路权电流的大小均不受开关导通电阻和压降的影响，这样降低了对开关电路的要求，提高了转换精度。
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采用具有电流负反馈的BJT恒流源电路的权电流D/A转换器
IE3=I/2，IE2=I/4，IE1=I/8，IE0=I/16
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第二十一页，本课件共有78页
由图可见，T3～T0的基极是接在一起的，三极管的发射结压降UBE相同，则它们的发射极处于相同的电位。在计算各支路的电流时，可以认为所有2R电阻的上端都接到了同一个电位上，因而电路的工作状态与倒梯形电阻网络的工作状态一样。这时流过每个2R电阻的电流自左而右依次减少1/2。为了保证所有三极管的发射结压降相等，在发射极电流较大的三极管中按比例地加大了发射结的面积，即T3～T0发射结面积之比为8:4:2:1，在图中T3～T0均采用了多发射极晶体管来表示，其发射极个数是8、4、2、1。这样，在各BJT电流比值为8:4:2:1的情况下，T3～T0的发射极电流密度相等，结面积的比值8:4:2:1，可使各发射结电压VBE相同。由于T3～T0的基极电压相同，所以它们的发射极e3、e2、e1、e0就为等电位点。在计算各支路电流时将它们等效连接后，流入每个2R电阻的电流从高位到低位依次减少1/2，各支路中电流分配比例满足8:4:2:1的要求。
电流的参考方向
电流的真实方向也如此
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参考电压源UREF、运算放大器A2、R1、Tr、R与VEE组成基准电流IREF产生电路，A2和R1、Tr的cb结组成电压并联负反馈电路，以稳定输出电压，即Tr的基极电压。Tr的集电结，电阻R到VEE为反馈电路的负载，由于电路处于深度负反馈，根据虚短的原理，其基准电流为：
可推得n位倒T形权电流D/A转换器的输出电压
倒T型电阻网络
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特点输出电压仅与基准电压和R1有关，而与电阻网电阻无关。
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三、D/A转换器的输出方式
单极性输出方式：当数字量为正值，根据电路形式或基准电压的极性，使输出电压值为0~正满度值，或为0~负满度值，如0~10V；单极性输出方式，数字输入量采用自然二进制码。
双极性输出方式：把不同极性的二进制数字量转换为正负极性的模拟电压的方式，如-5V~+5V；双极性输出方式，数字输入量常采用2的补码。
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DAC0808 D/A转换器输出与输入的关系（ 设UREF=10V）
（一）单极性输出方式
二进制数没有符号位，全是数值位
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8位 D/A转换器输出与输入的关系（ 设UREF=10V）
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第二十六页，本课件共有78页
反相输出
同相输出
8位D/A转换器的单极性输出方式
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（二）双极性输出方式
因为在数字系统中数值通常是带符号的，所以希望D/A转换器能够把带符号的二进制数输入转换成正负极性的模拟电压输出。