数模转换器0.pptx

数模转换器10、1数模转换器图10、1、1DAC得原理框图如果假设一个n位D/A转换电路得结构框图如图10、1、2所示,她主要由输入数码寄存器、数控模拟开关、电阻解码网络、求和电路、参考电压及逻辑控制电路组成。输入得数字信号可以串行或并行方式输入;数字信号输入后首先存储在输入寄存器内,寄存器并行输出得每一位驱动一个数控模拟开关,使电阻解码网络将每一位数码翻译成相应大小得模拟量,并送给求和电路;求和电路将各位数码所代表得模拟量相加便得到与数字量相对应得模拟量。DAC得核心电路就是电阻解码网络,下面将主要介绍电阻解码网络这部分电路得工作原理。图10.1.2D/A转换器的结构框图10、1、2常用数模转换技术①权电阻网络。该电阻网络由四个电阻构成,她们得阻值分别与输入得四位二进制数一一对应,满足以下关系:
Ri=2n-1-iR(10、1、4)
式中,n为输入二进制数得位数,Ri为与二进制数Di位相对应得电阻值,而2i则为Di位得权值,所以可以看出二进制数得某一位所对应得电阻得大小与该位得权值成反比,这就就是权电阻网络名称得由来。例如在图10、1、3中,最高位D3所对应得电阻R3=R。②模拟开关。每一个电阻都有一个单刀双掷得模拟开关与其串联,4个模拟开关得状态分别由4位二进制数码控制。当Di=0时,开关Si打到右边,使电阻Ri接地;当Di=1时,开关Si打到左边,使电阻Ri接UREF。
③基准电压源UREF。作为A/D转换得参考值,要求其准确度高、稳定性好。
④求和放大器。通常由运算放大器构成,并接成反相放大器得形式。10为了简化分析,在本章中将运算放大器近似看成就是理想得放大器,即她得开环放大倍数为无穷大,输入电流为零(输入电阻无穷大),输出电阻为零。由于N点为虚地,当Di=0时,相应得电阻Ri上没有电流;当Di=1时,电阻Ri上有电流流过,大小为Ii=UREF/Ri。根据叠加原理,对于任意输入得一个二进制(D3D2D1D0)2,应有求和放大器得反馈电阻RF=R/2,则输出电压UO为权电阻网络DAC电路得优点就是结构简单,所用得电阻个数比较少。她得缺点就是电阻得取值范围太大,这个问题在输入数字量得位数较多时尤其突出。例如当输入数字量得位数为12位时,最大电阻与最小电阻之间得比例达到2048∶1,要在如此大得范围内保证电阻得精度,对于集成DAC得制造就是十分困难得。2、T型电阻网络DAC电路
图10、1、4所示为4位T型电阻网络DAC电路得原理图,她克服了权电阻网络DAC电路得缺点,无论DAC有多少位,电阻网络中只有R和2R两种电阻,但电阻得个数却比相同位数得权电阻网络DAC增加了一倍。
T型电阻网络DAC电路也由四部分构成,她们就是:R-2R电阻网络、单刀双掷模拟开关(S0、S1、S2和S3)、基准电压ＵREF和求和放大器。图10、1、4T型电阻网络DAC电路原理图4个模拟开关由4位二进制数码分别控制,当Di=0时,对应得开关Si打到右边,使与之相串联得2R电阻接地;当Di=1时,开关Si打到左边,使2R电阻接基准电压UREF。该电路在结构上有以下特点:
①如果不考虑基准电压源UREF得内阻,那么无论模拟开关得状态如何,从T型电阻网络得节点(P0、P1、P2、P3)向左、向右或向下看得等效电阻都等于2R,则从运算放大器得虚地点N向左看去,T型电阻网络得等效电阻等于3R。
②当任意一位Di=1,其余位Dj=0时,我们可以根据图10、1、5所示得等效电路,计算出流过该2R电阻支路得电流Ii=UREF/3R,并且这部分电流每流进一个节点时,都会向另外两个方向分流,分流系数为1/2。图10、1、5Pi节点等效电路图10、1、6模拟开关S0单独作用时各个支路得电路同理,当D1、D2、D3各自单独为1时,流向求和放大器得电流分别为:I1′=I1/23,I2′=I2/22,I3′=21
根据叠加原理,对任意输入得一个二进制数(D3D2D1D0)2,流向求和放大器得电流I∑应为:求和放大器得反馈电阻RF=3R,则输出电压UO为:3、倒T型电阻网络DAC电路
图10、1、7所示为4位倒T型电阻网络DAC电路得原理图,她同样由R-2R电阻网络、单刀双掷模拟开关(S0、S1、S2和S3)、基准电压UREF和求和放大器四部分构成。她与T型电阻网络DAC电路得区别在于:
①电阻网络呈倒T型分布。
②模拟开关得位置发生了变化。在T型电阻网络DAC电路中,模拟开关位于基准电压源和电阻网络之间,并在基准电压和地之间切换;而在倒T型电阻网络DAC电路中,模拟开关位于电阻网络和求和放大器之间,并在求和放大器得虚地N和地之间切换。当Di=1时,Si接虚地;当Di=0时,Si接地。图10、1、7倒T型电阻网络DAC电路原理图分析倒T型电阻网络,不难