2022-2023学年高二物理竞赛课件：电路倒T型电阻网络DA转换器

电路倒T型电阻网络D/A转换器 VREF VO RF 电路倒T型电阻网络D/A转换器 1、电路构成 解码电路中，电阻只有R和2R两种，并构成倒T型电阻网络。当di=1时，相应的开关Si接到求和点；当di=0时，相应的开关Si接地。但由于虚短，求和点和地相连，所以不论开关如何转向，电阻2R总是与地相连。流经2R电阻上的支路电流与开关状态无关。 求和点 虚地 VREF VO RF ②应用：集成DAC中转换速度较高且使用较多，如8位D/A转换器DAC0832，10位DACAD7520采用倒T型电阻网络。 3、倒T型电阻网络DAC特点： ①优点：电阻种类少，只有R和2R，提高制造精度； 支路电流同时流入求和点，无时间差，提高转换速度。 前面的权电阻DAC和倒T型DAC，在转换过程中，都把模拟开关当作理想开关，没有考虑它们的导通电阻和导通压降，而且每个开关的情况又不完全相同，它们的存在将引起转换误差，影响转换精度。 一个解决方案是采用权电流DAC。 四、权电流型D/A 转换器 各支路恒流源的大小与输入二进制数的“权”成正比 + - uO RF -VREF S0 S1 S2 S3 i D0 D1 D2 D3 16 I 8 I 4 I 2 I 若Di=0， Si接地， Ii不能加到运放输入端 若Di=1， Si将对应的恒流源加到运放输入端 对于n位的DAC： 在权电流型DAC中，递减恒流源的设计往往要用到不同阻值的电阻，为减少电阻阻值的种类，经常采用倒T型网络的分流作用产生所需的一组恒流源。 五、D/A 转换器的主要技术指标 DAC的主要技术指标有：转换精度、转换速度。 1、分辨率 表征DAC对输入微小变化的敏感程度，是理论上可以达到的精度 0 5/7 5 001 010 011 100 101 110 111 v o /V D 000 或者：n位DAC有2n个不同的模拟量输出值，即分辨率为2n 也用输入数字量的有效位数表示DAC的分辨率，如10位、8位等 显然位数越多，分辨率越高。 DAC的最小非零输出电压与最大输出电压之比来表示分辨率 分辨率 DAC的转换精度通常用分辨率、转换误差来描述。 2、转换误差 ①用最低有效位的倍数表示。 如：某个DAC的转换误差为1/2LSB， 表示输出模拟电压与理论值之间的绝对误差小于等于输入数字代码为00……1时输出电压的一半。 ②用输出电压满刻度的百分数表示。 （1）造成转换误差的主要原因 ： 参考电压 VREF的波动 －－比例系数误差 运算放大器的零点漂移 －－失调误差 模拟开关的导通内阻和导通电压 电阻阻值、三极管特性偏差等 转换误差－－指输出模拟电压的实际值与理想值之差的最大值。 －－非线性误差 （2）转换误差的表示方法 ： 如：1％（FSR） 为了获得高精度DAC，单纯依靠选用高分辨率D/A转换器件是不够的，还必须有高稳定度的参考电压源VREF和低漂移的运放与之配合，才可能获得较高的转换精度。 常见DAC有两大类： （1）内部只包含电阻网络（恒流源网络）和模拟开关;（2）内部包含运放及VREF发生电路。 第（1）类使用时必须外接VREF和运放。 通常用建立时间 tSet描述： 输入由全0变为全1，输出电压与稳态值相差（±LSB/2)所需的时间。 第（1）类DAC的tset< 0. 1s ； 第（2）类中可达1.5s以内。 这个参数的值越小越好 ： 3、转换速度 当DAC输入的数字量发生变化时，输出的模拟量需要延迟一段时间后才能达到对应的稳态值，如图示。 第（1）类DAC中，如果采用普通运放，则运放建立时间将成为tSet主要成分，因此，为了获得较快的转换速度，应该选用转换速率（即输出电压的转换速度）较快的运放。 小 结 能够将数字信号转换为模拟信号的电路称为D/A转换器(DAC) DAC的电路结构形式主要有权电阻型、倒T型电阻网络及权 电流型，目前TTL产品多为权电流型（精度高、速度快）， CMOS产品多采用倒T型电阻网络（功耗低）。 DAC的模拟输出电压与输入的二进制数成正比，其通式为： DAC的主要技术为转换精度和转化速度 转换精度用分辨率和转换误差表示； 转换速度用建立时间和转换速率表示。 DAC0808电路结构框图 $