10.2.1 D A转换器（课件）-高二《电子技术基础与技能》同步教学（人邮版）

10.2 模/数与数/模转换电路 随着微电子技术的高速发展，通信、网络、控制系统、检测系统等都用数字电路处理模拟信号的情况越来越普遍了。 为了能够使用数字电路，必须将模拟信号变换成数字信号才能实现数字的传输与处理。 将模拟信号（如声音信号、温度等）转换成数字信号的过程称为模/数转换，简称A/D转换。 完成A/D转换的电路称为模/数转换器，简称ADC。 在接收端，需将数字信号恢复成原来的模拟信号（如音响设备、耳机、电话等所得到的声音都是模拟信号）。 把数字量转换成模拟量的过程叫做数/模转换，简称D/A转换。 完成D/A转换的电路称为数/模转换器，简称DAC。 图10.9所示为A/D、D/A转换应用示意图。 图10.9 A/D、D/A转换示意图 图10.912 A/D、D/A转换示意图 10.2.1 D/A转换器 1．D/A转换器的基本原理 DAC用于将输入的二进制数字量转换为与该数字量成比例的电压或电流。其组成框图如图10.13所示。 图10.10所示为D/A转换器的输入、输出关系框图，D0～Dn1是输入的n位二进制数，Uo是与输入二进制数成比例的输出电压。 图10.10 DAC方框图 图中，数据锁存器用来暂时存放输入的数字量，这些数字量控制模拟电子开关，将参考电压源VREF按位切换到电阻译码网络中获得相应数位权值，然后送入求和运算放大器，输出相应的模拟电压，完成D/A转换过程。 能实现D/A转换的电路很多，常见的有权电阻网络型、倒T电阻网络型、权电流型、权电容型、开关树型等几种类型。 能实现D/A转换的电路很多，当前主要采用三种：权电阻网络型、倒T电阻网络型和权电流型。 这里只介绍倒T电阻网络D/A转换器。 随着集成技术的发展，中规模的D/A转换集成块相继出现，它们将转换的电阻网络和受数码控制的电子开关都集成在同一芯片上，所以应用起来很方便。 目前，常用的芯片型号很多，有8位、10位、12位、18位的转换器等，这里介绍8位权电流型D/A转换器DAC0808。 （1）DAC0808的引脚功能 DAC0808的引脚排列图如图10.11所示。 其中D7～D0为8位数字输入端，D7为最高位，D0为最低位。 IO是求和电流输出端。+VREF和VREF接基准电流发生电路中运算放大器的反相输入端和同相输入端。 COMP供外接补偿电容之用。VCC和VEE为正、负电源输入端，分别为+5V和15V。 （2）DAC0808的典型应用 DAC0808这类器件在构成D/A转换器时需要外接运算放大器和产生基准电流用的RR，如图10.12所示。 图10.11 DAC0808的引脚排列图 图10.12 DAC0808的典型应用 按图10.12所示连接电路。其中D7～D0为逻辑开关K7～K0。将逻辑开关K7～K0按表10.2置位，用万用表直流挡测量输出电压的值，并记录结果。（建议采用仿真课件演示） 知识探究 从表10.2中可见，在VREF=10V、R1=5kΩ、Rf=5kΩ的情况下，当输入的数字量在全0和全1之间变化时，输出模拟电压的变化范围为0～9.96V，即输出电压为 2．D/A转换器的主要技术指标 （1）转换精度 ① 分辨率。分辨率是指D/A转换器最小输出电压（对应的输入数字量仅最低位为1）与最大输出电压（对应的输入数字量各有效位全为1）之比，其值越小，分辨能力越强。对于一个n位的D/A转换器，分辨率可表示为 分辨率= ② 转换误差。转换误差是指DAC实际输出模拟电压值与理论输出模拟电压值之差。显然，这个差值越小，电路的转换精度越高。它不仅与D/A转换器中的元件参数的精度有关，而且还与环境温度、求和运算放大器的温度漂移以及转换器的位数有关。所以要获得较高精度的D/A转换结果，除了正确选用D/A转换器的位数外，还要选用低漂移高精度的求和运算放大器。 （2）转换速度 转换速度是指DAC从输入数字信号开始到输出模拟电压或电流达到稳定值时所用的时间。 它是反映D/A转换器工作速度的指标，转换时间越小，工作速度越高。 $$