DA 转换器

数字电路

前两个教学要求不考

  • 理解倒 T 形电阻网络和集成 D/A 转换器的工作原理
  • 理解并行比较、逐次比较、双积分 A/D 转换器的工作原理
  • 掌握 D/A 和 A/D 转换器的使用方法

自然界中的物理量,如温度、压力、位移等都是模拟量,但数字系统只能处理数字信号

把模拟信号转换成数字信号的器件叫做「模数转换器」

输出量为与模拟量成比例的二进制数

一、基本原理

把数字信号转换成模拟信号的器件叫做「数模转换器」

比例系数 K 是常数。理想特性转换曲线,K=1

对于一个三位二进制数,做数模转换时,需要输出八个等级的电压信号。

比如二进制数

每位代码有不同的权值,将每位代码按其权的大小转换成相应的模拟量,再将这些模拟量相加,即可得到与数字量成正比的模拟量。

根据欧姆定律

因此对于加法电路而言

二、倒 T 形电阻网络

为了实现转换,对电阻的要求太高,由此发明倒T形网络

流过每个 2R 电阻的电流从高位到低位按 2 的整数倍递减

和电流可以表示为

输出模拟电压

2. 集成数模转换器

10 位并行输入 CMOS 电流开关型数模转换器 AD 7533

实际上提供了一个电阻网络。

在两个输出端需要外接运放,运放的反馈电阻可以使用内部电阻,也可采用外接电阻。

三、数模转换器的输出方式

DAC 的输出方式有单极性输出和双极型输出两种

单极性输出

输入自然二进制数,输出只为正或只为负

双极性输出

输入数字量为有符号数,希望输出和输入数字量符号一致。

用补码形式,将最高位取反,得到偏移二进制码,再减去一半的参考电压

再减去一半的参考电压

最终得到

四、技术指标

1. 分辨率

指 DAC 输出电压的等级数,比如 n 位 DAC 有 个等级的输出电压

D/A 转换器的位数越多,分辨率越高,实际应用中,往往用输入数字量的位数表示 D/A 转换器的分辨率

2. 转换误差

对于给定的数字量,DAC 实际输出模拟信号与理论值之间的最大偏差

产生原因:由于 DAC 中各元件参数存在误差,如基准电压不稳定、运放零漂等因素的影响

比例系数误差

指实际转换特性曲线与理想特性曲线斜率的偏差。

n 位倒 T 形电阻网络网络 D/A 转换器,当偏离标准 时,在输出端会产生误差电压

2. 转换误差

对于