第七章数模DA和模数AD转换Word文档格式.docx

1、DA的转换特性是指其输出模拟量与输入数字量之间的转换关系。图输入三位二进制数的DA电路的转换特性理想的DC转换特性应是使输出模拟量与输入数字量成正比。如AC输入的是一个n位二进制数（各位系数分别为D1、n-2、D0）,则D的数值应为（7-1）DA电路的输出电压uo和电流i应该是与成正比的模拟量，即（72）（73）式中，和为转换比例系数,上式为转换特性表达式。例图7-3为输入三位二进制数的DA电路的转换特性曲线（uo或o-曲线）。2集成D/A转换器的结构及分类各种类型的集成D器件多由参考电压源、电阻网络和电子开关三个基本部分组成.按电阻网络的结构不同,可将A分成权电阻求和网络DAC、R2R梯形电

2、阻网络AC、R-2R倒梯形电阻网络AC等几类.由于权电阻求和网络中电阻值离散性太大，精度相对较低，因此在集成C中很少用,倒梯形R2电阻网络DAC在集成芯片中要比梯形R2电阻网络 DAC应用得广泛.按电子开关的电路形式不同,集成DA可分成CMS开关DC和双极型开关AC。双极型开关A又有三极管电流开关型和CL电流开关型之分,在速度要求不高的场合可选用CMOS开关AC，速度要求较高的场合选用三极管电流开关型D，在速度要求很高的场合，则要选择ECL电流开关型DC。2 /A转换电路1。CMS开关倒梯形电阻网络D/A转换器因为倒梯形2R电阻网络DACOS开关倒梯形电阻网络DAC型号很多，如D7520、AD

3、72、DAC100、AC01、C1220、DA1221等.我们以实用芯片A520为例介绍。1）电路结构 A752是1位MO开关倒梯形电阻网络AC，其原理电路见图所示，基准电压REF需外接，芯片有十个输入端,分别输入十位二进制数9D0,它们分别控制十个CMOS电子开关S9S。当Di1时，电子开关Si接io输出端，当0时，电子开关Si接地。如要转换为模拟电压信号uo，还需外接运算放大器（点划线框内为内部电路，点划线框外为外接电路）,A70内部有反馈电阻R=R=10k，集成运放负反馈电路可用它，也可外接其它阻值的电阻。A72集成电路的基准电源VE电压一般取10V。2）倒梯形CMOS电阻网络转换原理

4、由图7可见，-2R倒梯形电阻网络有n=10位二进制数输入,有10个节点，从节点0向右看有电阻R，从节点1向右看，也有等效电阻Re=R+2R2=；依次类推，每个节点向右,均有等效电阻。电路中的电子开关均由输入的二进制数码来控制,数码为0时,则电子开关接地,数码为1时，则电子开关接运算放大器虚地点.所以，从各节点向地看，等效电阻均为,这样,从基准电压VR流出的电流保持恒定。此电流每经过一个节点，分为相等的两路电流流出,故流过电阻的电流从高位到低位依次为：2（I/）、I/4（I/）、I/8（I/）/、I.若F保持恒定不变，则每个支路的电流为恒流，并且其电流值与数字量的位权成正比。当某位输入数字=1时

5、，该位电子开关S将2中的电流引向运算放大器虚地，当i=0时,S将电流通入地，故图中电子开关又称为电流开关。图7-4 D50原理电路（倒梯形电阻网络转换原理图）综上所述，图-4所示电路中，流入运算放大器虚地的总电流o为:（-4）式中,D为输入二进制数的数值。可见,模拟输出电流o（流入运算放大器虚地）与0位二进制数的数值（即数字量）成正比，实现了数字/模拟电流的转换，其转换比例系数（75）接入运算放大器后,则可将数字量转换为模拟电压，运放的输出电压:（6）因此，电压转换比例系数（7-）若采用75内部反馈电阻R=10k,则：（-8）对于具有n位输入的一般倒梯形R2R电阻网络，其输出为：（）（7-10

6、）为了保证10位DAC的转换精度,上式中的VRE、RF、的精度均应优于0。2高速电流输出型A转换器MO模拟开关DAC转换速度较低,建立时间较长,D752的建立时间为0ns左右.在转换速度要求较高的场合，常选用双极型模拟开关（三极管开关及ECL模拟开关）的高速电流输出型AC其中最常见的是DAC0800、DA100及AD1408等。现以AC00为例作简单介绍，它的建立时间只有00ns。图5为AC8的原理框图.由图可见，它由个高速电流开关0S7，10个恒流管VR、V0V、及梯形电阻网络组成图中,电子开关Si受输入二进制数Di的控制，当Di=时打到右边,接io 端;当Di时,Si打到左边,接地经分析可

7、得知：总的输出电流i与输入数字量D成正比。（7-11）若需实现数字/模拟电压的转换,则可外接由运放构成的比例放大器，如点划线框外电路所示.AC080系列电路电源电压V+可在+518范围内变化，V通常取-1V,可在-58V范围内变化。C000系列电路内部采用的高速电流开关由三极管组成，构成电流开关的三极管工作时不进入饱和区,是一种非饱和的双极型电流开关,属ELC电路（EC电路是一种非饱和型双极型逻辑电路,由于三极管不进入饱和区，所以其工作速度很高，ELC电路的原理可查阅有关资料）AC0800的建立时间可短至10ns以下。AC000系列采用非饱和型高速电路开关的目的是为了提高AC电路的转换速度，显

8、然，它比MO开关DA的速度高的多图75 DA0800原理框图 DA转换器的主要参数分辨率分辨率是说明分辨最小电压的能力，是指DA的最小输出电压（对应于输入数字只有最低有效位为1）与最大输出电压（对应于输入数字量所有有效位全为）之比。对于n位AC，其分辨率为1（）。例如对于一个10位的DAC,其分辨率为：（712）能够分辨的最小电压为OM/（），如果输出模拟电压满量程为0V,那么,10位DC能分辨的最小电压为：（7-3）式中,LS为最低有效位的缩写，LSB指输入最低位数字所对应的输出电压。很显然，位数越高,分辨率也越高，所以，有时也用位数来表示分辨率.转换精度 转换精度是指AC全码输入时，输出模

9、拟电压的实际值和理论值之差，即最大转换绝对误差,该值一般应低于。3线性度通常用非线性误差的大小表示A转换器的线性度。并且,把偏离理想的输入输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分数定义为非线性误差。4。建立时间 在输入数字量改变后，输出模拟量达到稳定值所需的时间称为DC的建立时间或稳定时间,也称转换时间。它是反映D/转换器工作速度的指标。转换时间越小，工作速度就越高。除了以上参数外，在使用DC时,还必须知道工作电源电压、输出方式（电压输出型还是电流输出型等）、输出值范围、输入逻辑电平以及功耗、温度系数等，这些都可在手册中查到.。3。 集成D/转换举例C单片器件有很多产品.下面我们对DAC32芯片的

10、转换原理，外引脚排列，功能，结构和使用作简单的介绍。1. DAC82芯片中的D/转换电路原理D083芯片中的/转换电路如图76所示,采用倒梯形电阻网络。输入的8位数字信号D7D0控制对应的7S0o1和I，为电流输出型,芯片中以设置了反馈电阻RF，使用时将输出端接运算放大器的输出端即可。运算放大器的闭环增益不够时仍可外接反馈电阻与片内的RF串联。转换电路工作原理和A5相同： （4）（15）图6 DC032与运放组成的DA转换电路原理图式中，D为二进制数的数值（25），EF为基准电压,R为电阻网络中内部电阻的标称值，R=1。电路结构及芯片引脚 D082芯片的结构框图见图7-所示，它的建立时间为1S

11、。图77 DAC0832的结构框图各引脚的名称和功能，D02有2个管脚（引脚）,现将各管脚的名称与功能介绍如下。D70:数字量输入端,D7为最高位，D是最低位。Io:模拟电流输出端,当A寄存器全为1时,Io1最大;全为0时，o1最小.I2:模拟电流输出端,一般接地。Io2+ Io常数（该常数与EF成正比）.RF：为外接运算放大器提供的反馈电阻引出端（可以不用）.REF:基准电压接线端，其电压范围为-10+10V。：电路电源电压接线端，其值为+15DN:数字电路接地端.AD：模拟电路接地端,通常与数字电路接地端相连接。图78 DA02芯片引脚排列图：片选输入端，低电平有效。当=时（见图7所示，此

12、时输入寄存器=）,输入寄存器处于锁存状态，故该片未被选中，这时不接收信号,输出保持不变；=，且IE1，=0时（即输入寄存器1期间）输入寄存器才被打开,这时它的输出随输入数据的变化而变化，输入寄存器处于准备锁存新数据的状态。IE:输入允许信号端，高电平有效,即只有IE=1时，输入寄存器才打开。它与、共同控制来选通输入寄存器。:数据输入选通信号（或称写输入信号）端，低电平有效。在0和LE=1即它们均为有效的条件下,由变1的上升沿到来时，才将数据总线上的当前数据写入输入寄存器.数据传送控制信号端，低电平有效,用来控制选通DC寄存器。=时，=期间,A寄存器才处于接收信号、准备锁存状态，这时，DA寄存器的输出随输入变化。有效时，在由0变1时,将输入寄存器的当前的数据写入AC寄存器。3.使用方法 它正在输出模拟量时（对应与某一数字信息），便可以采集下一个输入数据。在多片AC2同时工作的情况下,输入信号可以分时、按顺序输入，但输出却可以同时的。当IL有效和有效