任务9.1 数模转换器（DAC）（课件）-《电子技术基础》同步教学（人民邮电版）

任务9.1 数/模转换器（DAC） 项目9 数/模转换器和模/数转换器 任务9.2 模/数转换器（ADC） 项目导入 实际生活中，经常会把一些微弱的信号放大到便于测量和利用的程度，这就要用到放大电路。放大电路亦称为放大器，它是使用最为广泛的电子电路之一，也是构成其他电子电路的基础单元电路。 提出问题 你了解DAC的结构组成及转换特性吗？DAC的工作原理如何？你对集成数/模转换器DAC0832有哪些了解？ 任务9.1 认识数/模转换器 知识目标和技能目标 熟练掌握和正确理解DAC的工作原理和主要技术指标；了解集成DAC典型芯片的功能，理解其应用。 熟练掌握和正确理解ADC的工作原理和主要技术指标；理解和掌握采样定理；了解集成ADC典型芯片的应用。 2024/3/26 2024/3/26 显然，数/模与模/数是计算机与外部设备的重要接口，也是数字测量和数字控制系统的重要部件。 知识准备 在自动控制和信息处理技术中，信息的获取、传输、处理和利用都是通过数字系统来实现的。如数字控制系统的组成： 被控对象 模拟传感器 信号采集 模拟信号 AD转换器 数字信号 数字信号处理系统 数字信号 DA转换器 执行机构 控制信号 模拟信号 2024/3/26 能将数字量D转换成模拟量A的装置称为数/模转换器，用DCA简称；能将模拟量A转换为数字量D的装置称为模/转换器，用ADC简称。 传感器 ADC 数字计算机 DAC 模拟控制 控制对象 数字信号 模拟信号 显然，A/D转换器和D/A转换器是沟通模拟、数字领域的纽带和桥梁，它们不仅是重要的接口电路和核心电路，也是测量和控制系统中不可缺少的组成部分。 9.1.1 DAC的结构组成及转换特性 DAC 数/模转换器是把数字量转变成模拟量的器件，简称为DAC：其中D代表数字量，A代表模拟量，转换器用C表示。 1.DAC的基本概念 构成数字代码的每一位都具有一定的权重。将数字量转换成模拟量时，须将每一位代码按其权重转换成相应的模拟量，然后再将代表各位的模拟量相加，可得与该数字量成正比的模拟量。这就是构成DAC的基本思想。 2. DAC的结构组成 DAC通常由参考电压、译码电路和电子开关3个基本部分组成。为了将模拟电流转换成模拟电压，通常在输出端外加运放。如： 参考电压 译码电路 电子开关 RF Xn-1 Xn-2 X2 X1 X0 ∞ - + + · · · · · UR Sn-1 Sn-2 S2 S1 S0 按解码网络结构的不同，DAC可分为T形电阻网络、倒T形电阻网络、权电阻网络等。 2. DAC的分类 DAC的功能 DAC的n位数字代码以串行或并行方式输入并存储在数码寄存器中。 n位 代码输入 数码寄存器 模拟电子开关 解码网络 求和放大器 模拟电压输出 基准电压 n位锁存器的并行输出分别控制n个模拟电子开关的工作状态。通过模拟电子开关，将参考电压按权重加到电阻解码网络。 再由求和放大电路将各位权值所对应的电压（或电流）量相加，即可输出与输入数字量成正比的模拟量。 3. DAC的转换特性 电流转换系数 电压转换系数 DAC的输出模拟量和输入数字量之间的转换关系称为转换特性。对有权码的转换：先将每位代码按其权的大小转换成相应的电压(或电流)，然后求和，即可得到与数字量成正比的总模拟量： 式中2n-1、2n-2……21、20是由n位二进制代码D从高位到低位的权。 当转换系数ku（或ki）=1、n＝3时，根据上式可得DAC的转换特性曲线如图所示： 1 2 3 4 5 6 7 001 010 011 100 101 110 111 uo/V D 000 理想特性 数字输入 DAC的转换特性曲线 模拟输出 4. DAC的主要技术指标 用来说明DAC最小输出电压与最大输出电压之比。 例 一个8位和一个10位的两个DAC，其分辨率分别为： 从上式可看出：DAC输入数字量的位数n越多，电路的分辨能力越高。因此，有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率的高低。 1.分辨率 2.转换精度 指DAC实际输出的模拟电压与理论输出的模拟电压间的最大误差，即输入端为给定数字量时，DAC输出的实际值与理论值之差。 转换精度是一个综合指标，包括零点误差、增益误差等，它不仅与DAC中的元件参数的精度有关，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。 3.建立时间 从DAC输入数字量开始，到输出模拟量且稳定到最终输出量时所需的时间，称为建立时间。显然，数字量的变化越大，建立时间就越长，建立时间反映了DAC电路转换的速度。 9.1.2 DAC的工作原理 1.权电阻网络DAC RF Xn-1 Xn-2 X2 X1 X0 ∞ - + + · · · · · UR Sn-1 Sn-2 S