文档介绍：第8章数/模转换和模/数转换
授课计划 教学内容 教学小结
一、授课计划 1、教学目标
1、了解DAC、ADC的分类及主要参数;
2、掌握集成D/A转换器芯片DAC0832的应用。
3、掌握集成A/D转换器芯片ADC0809的应用
2、重点与难点
1、重点: 掌握A/D、D/A转换的典型应用电路
2、难点: D/A、A/D转换器集成芯片的选用
3、学时分配:共4学时
第1、2学时:A/D转换集成芯片及其应用
第3、4学时:D/A转换集成芯片及其应用
D/A转换器(第1、2学时)
随着数字电子技术的迅猛发展,特别是计算机在自动控制、自动检测、电子信息处理及许多其他领域的广泛应用,用数字电路来处理模拟信号的方式更加普遍。
称重传
感器
小信号
放大器
A/D
微处理
器CPU
D/A
放大
驱动
料门
开关
驱动
显示
mg
ΔU
模拟量
数字量
数字量
模拟量
电脑包装秤的框图
一. D/A转换器的基本原理
对于有权码,先将每位代码按其权的大小转换成相应的模拟量,然后将这些模拟量相加,即可得到与数字量成正比的总模拟量,从而实现了数字/模拟转换。
 
一个多位二进制数中每一位上的1所代表的数值的大小称为这一位的权。n位二进制数dn=dn-1dn-2 ……d1d0,从高位到最低位的权依次为2n-1、2n-2 … 21、20。
电阻网络D/A转换的原理图中S3S2S1S0是四个电子开关,它们是接通地还是接通参考电压UREF ,分别接收输入代码d3d2d1d0的控制。di=0时,Si接通地;di=1时,S2接通参考电压,支路上有电流Ii流向求和放大器A。
求和放大器A的反向输入端U-和输出端U之间接有负反馈电阻RF(R/2),则A工作在线性区有U-=U+=0(虚接地),在认为A输入电流Ib近似为零的条件下可以得到。
取代入上式得
()
对于n位数权电阻D/A转换器,运算放大器的反馈电阻取为R/2,时有
U0= -(dn-12n-1+dn-22n-2+…d121+d020)
当Dn= dn-1 dn-2…d1d0 =00...0 时, 有U0=0
当Dn= dn-1 dn-2…d1d0=111…11时,有V0= - ()
 
从式()中可以看到:UREF为正电压时,输出电压u0始终为负值。要想得到正的输出电压u0,可以将UREF取为负值。
权电阻网络的D/A转换器的优点是结构比较简单,所用的电阻元件数很少。它的缺点是各个电阻的阻值相差很大。按等比数列取值,尤其在输入信号的位数较多时,这个问题就更加突出。如当输入信号达到8位时,取权电阻网络最小的电阻R=5KΩ,则最大电阻为27R=,两者相差128倍。要想在极为宽的范围内,每个阻值都有很高的精度是十分困难的,尤其制作集成电路十分不利。因此在集成DAC中很少单独使用此电路。
倒T形电阻网络D/A转换器(4位)
所以,无论Si处于何种位置,与Si相连的2R电阻均接“地”(地或虚地)。
图中S0~S3为模拟开关,由输入数码Di控制,
当Di=1时,Si接运算放大器反相输入端(虚地),电流Ii流入求和电路;
当Di=0时,Si将电阻2R接地。
可算出,基准电流 I=UREF/R,
输出电压:
则流过各开关支路(从右到左)的电流分别为 I/2、I/4、I/8、I/16。
于是得总电流:
将输入数字量扩展到n位,则有:
可简写为:UO=-KNB ,
其中
NB=
,