文档介绍：第6章数模接口电路
集成数模转换器
集成模数转换器
数模接口电路的应用
集成数模转换器
数模转换的基本概念
数模转换器DAC的原理框图如图6-1所示。其中D(Dn-1Dn-2 ... D1D0)为输入的n位二进制数, SA为输出的模拟信号(模拟电压UA或模拟电流IA),UREF为实现数/模转换所必需的参考电压(也称基准电压)UREF,它们三者之间满足如下比例关系: 
SA = KDUREF
式中,K为比例系数,不同的DAC有各自不同的K值;D为输入的n位二进制数所对应的十进制数值。
(6-1)
图 6-1 DAC的原理框图
如果假设
(6-2)
则式6-1可变为
(6-3)
另外必须指出,n位二进制代码有2n种不同的组合,从而对应有2n个模拟电压(或电流)值, 所以严格地讲DAC的输出并非真正的模拟信号, 而是时间连续、幅度离散的信号。
一个n位D/A转换电路的结构框图如图6- 2所示, 它主要由输入数码寄存器、数控模拟开关、电阻解码网络、求和电路、参考电压及逻辑控制电路组成。输入的数字信号可以串行或并行方式输入; 数字信号输入后首先存储在输入寄存器内, 寄存器并行输出的每一位驱动一个数控模拟开关, 使电阻解码网络将每一位数码翻译成相应大小的模拟量, 并送给求和电路;求和电路将各位数码所代表的模拟量相加便得到与数字量相对应的模拟量。DAC的核心电路是电阻解码网络,下面将主要介绍电阻解码网络这部分电路的工作原理。
图 6-2 D/A转换器的结构框图
常用数模转换技术
1. 权电阻网络DAC电路
图6- 3所示是4位权电阻网络DAC电路的原理图, 该电路由四部分构成:
图 6-3 权电阻网络DAC电路原理图
①权电阻网络。该电阻网络由四个电阻构成, 它们的阻值分别与输入的四位二进制数一一对应,满足以下关系: 
Ri=2n-1-iR(6- 4)
式中, n为输入二进制数的位数,Ri为与二进制数Di位相对应的电阻值,而2i则为Di位的权值,所以可以看出二进制数的某一位所对应的电阻的大小与该位的权值成反比,这就是权电阻网络名称的由来。例如在图6- 3中,最高位D3所对应的电阻R3=R。
②模拟开关。每一个电阻都有一个单刀双掷的模拟开关与其串联,4个模拟开关的状态分别由4位二进制数码控制。当Di=0时, 开关Si打到右边,使电阻Ri接地;当Di=1时,开关Si打到左边,使电阻Ri接UREF。
③基准电压源UREF。作为A/D转换的参考值, 要求其准确度高、稳定性好。
④求和放大器。通常由运算放大器构成,并接成反相放大器的形式。
为了简化分析, 在本章中将运算放大器近似看成是理想的放大器,即它的开环放大倍数为无穷大, 输入电流为零(输入电阻无穷大),输出电阻为零。由于N点为虚地, 当Di = 0时, 相应的电阻Ri上没有电流;当Di = 1时,电阻Ri上有电流流过,大小为Ii=UREF/Ri。根据叠加原理,对于任意输入的一个二进制(D3D2D1D0)2,应有
(6-5)