项目14 数模和模数转换电路制作与测试（课件）- 《电工电子技术与技能》同步教学（清华大学版·第2版）

项目14 数/模和模/数转换电路制作与测试 任务14.1 数/模转换电路分析、制作与测试 任务14.2 模/数转换电路分析、制作与测试 任务14.3 拓展与训练 项目14 数/模和模/数转换电路制作与测试 任务14.1 数/模转换电路分析、制作与测试 14.1.1 D/A转换器分析 1. T型网络D/A转换器 该电路由4部分组成：①作为基准的参考电压源；②电子模拟开关；③R-2R电阻网络(倒T型电阻网络)；④求和运算放大器。当数字信号的任何一位为1时，对应的电子开关便将电阻接到求和放大器的输入端；而当它为0时，则对应的开关将电阻接地。 项目14 数/模和模/数转换电路制作与测试 电阻网络的主要特点是：无论哪一位数字量为0或为1，每节电路的输入 图14-1 4位D/A转换器电路 项目14 数/模和模/数转换电路制作与测试 项目14 数/模和模/数转换电路制作与测试 T型电阻网络由于只用了R和2R两种阻值的电阻，其精度易于提高，也便于制造集成电路。但也存在以下缺点：在工作过程中，T型网络相当于一根传输线，从电阻开始到运放输入端建立起稳定的电流电压为止需要一定的传输时间，当输入数字信号位数较多时，将会影响D/A转换器的工作速度。另外，电阻网络作为转换器参考电压的负载电阻，将会随二进制数D的不同有所波动，参考电压的稳定性可能因此受到影响。所以实际应用中，常用下面的倒T型D/A转换器。 项目14 数/模和模/数转换电路制作与测试 2.倒T型网络D/A转换器 倒T型电阻网络D/A转换器电路如图14-2所示。 由于A点接地、B点虚地，所以不论数码D0、D1、D2、D3是0还是1，电子开关S0、S1、S2、S3都相当于接地，因此，图14-2中各支路电流I0、I1、I2、I3和大小不会因二进制数的不同而改变。 项目14 数/模和模/数转换电路制作与测试 项目14 数/模和模/数转换电路制作与测试 项目14 数/模和模/数转换电路制作与测试 3.权电流型D/A转换器 实际电路中都存在一定的导通电阻和导通压降，产生转换误差，影响转换精度。为了克服这一缺点，我们可以用恒流源取代图14-1中的R-2R倒T型电阻网络，这就是如图14-3所示的权电流型D/A转换器。 权电流D/A转换器电路 项目14 数/模和模/数转换电路制作与测试 当输入数字量某一位代码 为1时，对应的模拟开关将恒流源接至求和放大器的输入端；当 为0时，对应的开关接地，求和放大器的输入电流为 项目14 数/模和模/数转换电路制作与测试 4.集成D/A转换器 （1) DAC0832芯片 DAC0832是常用的集成DAC，它是CMOS工艺制成的双列直插式单片8位DAC， 能完成数字量输入到模拟量输出，DAC0832采用的是倒T型R-2R电阻网络，是电流输出，若要输出模拟电压，需外接运算放大器，若运算放大器增益不够，还需外接反馈电阻。 项目14 数/模和模/数转换电路制作与测试 (2)逻辑结构 DAC0832的内部结构如图14-4所示，芯片内有一个8位输入寄存器和一个8位DAC 寄存器，形成两级缓冲结构，这样可使DAC转换输出前一个数据的同时，将下一个数据传送到8位输入寄存器，以提高D/A转换的速度。更重要的是， 能够在多个D/A转换器分时输入 数据之后，同时输出模拟电压。 项目14 数/模和模/数转换电路制作与测试 (3) DAC0832的工作方式 直通方式:当ILE接高电平，CS，WR1，WR2，XFER接地时，DAC处于直通方式，8位数字量一旦到达 输入端，就立即加到8位D/A转换器，被转换成模拟量。 单缓冲方式:把2个寄存器中的任何一个接成直通方式，用另一个锁存器数据，DAC就可处于单缓冲工作方式。 双缓冲方式:主要在2种情况下需要用双缓冲方式的D/A转换。 项目14 数/模和模/数转换电路制作与测试 5. DAC的主要技术指标 （1)分辨率 在n位DAC中，输入代码从n位全是0到n位全为1，共有 个不同状态，其输出模拟电压应能区分开这 个不同状态，这就是DAC的分辨率，即分辨出最小电压的能力。n位DAC的分辨率等于 D/A转换器位数越多，其分辨输出最小电压的能力越强。 项目14 数/模和模/数转换电路制作与测试 （2)转换精度 转换精度是实际输出值与理论计算值之