【正文】 2R取值的要求，對于集成化十分有利。 ,. . .2/,2331IIIRVIIEER E FR E F????圖 實際的權(quán)電流 D/A轉(zhuǎn)換器電路 VREF Rf 恒流源采用了具有電流負(fù)反饋的 BJT恒流源電路。3 權(quán)電流型 D/A轉(zhuǎn)換器 由于 倒 T電形阻網(wǎng)絡(luò) D/A轉(zhuǎn)換器存在模擬開關(guān)電壓降，會 產(chǎn)生轉(zhuǎn)換誤差 ， 權(quán)電流型 D/A轉(zhuǎn)換器可以提高轉(zhuǎn)換精度。 圖 CMOS模擬開關(guān)電路 2R R R T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 IOUT2 IOUT1 VDD Di 2. 電子開關(guān)電路之一 T9驅(qū)動電路 T8驅(qū)動電路 9 圖 AD7533內(nèi)部電路 2R + RF 2R D9 R R 2R 2R D7 D8 v0 +VREF R 10kΩ 20kΩ 10kΩ IOUT1 IOUT2 R 2R 2R 2R D0 D1 D2 R R S0 S9 S1 S2 S7 S8 圖 AD7533引腳圖 1 8 2 3 4 5 6 7 IOUT1 GND 16 9 15 14 13 12 11 10 RF IOUT2 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 V+ VREF T1~T3組成電平轉(zhuǎn)移電路 ,使輸入信號能與 TTL電平 兼容，即使 TTL的高電平提高以適應(yīng) CMOS的需要 。 2. 集成 D/A轉(zhuǎn)換器 ⒈ AD7533D/A轉(zhuǎn)換器 AD7533D/A轉(zhuǎn)換器是 10位 CMOS電流開關(guān)形 D/A轉(zhuǎn)換器，為電流輸出型。以保證各支路的電流按 2的整數(shù)倍遞減。 ② 倒 T型電阻網(wǎng)絡(luò)中 R和 2R電阻的精度要高。 常用的 CMOS開關(guān)倒 T形電阻網(wǎng)絡(luò) D/A轉(zhuǎn)換器的集成電路有 AD7520（ 10位）、 AD7533（ 10位）及 AK7546（ 16位高精度）等。如圖所示 輸出電壓 ? ?? ?? ? 位二進(jìn)制數(shù)。 ? ???? ????????? ???? 30413223140 222222 iiiREFREF DRVDDDDRvi由圖可得流入運放的總電流 + Rf R R R 2R 2R 2R 2R 2R I/8 S0 S1 S2 S3 D0 (LSB) D1 D2 D3 I/2 I/4 I/16 I/2 I/4 I/8 I/16 v0 +VREF i∑ (MSB) I 分析電路可知，從每個節(jié)點向左看，每個二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻均為 R。 倒 T形電阻網(wǎng)絡(luò) D/A轉(zhuǎn)換器 1. 4位 倒 T形電阻網(wǎng)絡(luò) D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理 + Rf R R R 2R 2R 2R 2R 2R I/8 S0 S1 S2 S3 D0 (LSB) D1 D2 D3 I/2 I/4 I/16 I/2 I/4 I/8 I/16 v0 +VREF i∑ (MSB) I 圖 倒 T形電阻網(wǎng)絡(luò) D/A轉(zhuǎn)換器 Si由 Di控制， Di＝ 0時， Si將電阻 2R接地； Di＝ 1時， Si將電阻 2R接（相應(yīng)電流也送）運放“－”端。 001 010 011 100 101 110 D vo/V 0 654321 D0 D1 D2D3 D4D5 vO DAC 3. 4位 D/A轉(zhuǎn)換器的原理電路如圖 ： 圖 鎖存器 D0 D1 D2 D3 數(shù)字量輸入 或者懸空 電路由電子開關(guān)、權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、求和電路、基準(zhǔn)電壓、鎖存器等組成。 此即 D/A轉(zhuǎn)換器的基本思想。1 D/A轉(zhuǎn)換器（ DAC） NB是 n位二進(jìn)制代碼的輸入數(shù)字量。轉(zhuǎn)換精度和速度是衡量它們的重要技術(shù)指標(biāo)。 D/A轉(zhuǎn)換、 A/D轉(zhuǎn)換的應(yīng)用 模 擬 傳感器 A/D 轉(zhuǎn)換器 數(shù)字控制 計算機 D/A 轉(zhuǎn)換器 模擬 控制器 工業(yè)生產(chǎn)過程控制對象 ADC和 DAC已成為計算機系統(tǒng)中不可缺少的接口電路 。 、逐次比較、雙積分 A/D轉(zhuǎn)換器 (ADC)的工作原理及其特點。概述 D/A轉(zhuǎn)換器 A/D轉(zhuǎn)換器 第九章 數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換器 Digital Analog Converter and Analog Digital Converter 第九章 數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換器 教學(xué)要求 T形電阻網(wǎng)絡(luò) D/A轉(zhuǎn)換器 (DAC)、 集成D/A轉(zhuǎn)換器 7533的工作原理及相關(guān)計算。 D/A轉(zhuǎn)換器的兩種輸出方式。 D/A轉(zhuǎn)換器、 A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)及典型應(yīng)用。 傳感器 (溫度、壓力、流量、應(yīng)力等） 計算機進(jìn)行數(shù)字處理（如計算、濾波）、數(shù)據(jù)保存等 用模擬量作為控制信號 能將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電路稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (A/D)；而將能將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ D/A)。 9為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，必須將每 1位的代碼按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將這些模擬量相加，即可得與數(shù)字量成正比的總模擬量，從而實現(xiàn)了數(shù)字 —模擬轉(zhuǎn)換 。 1. n位 D/A轉(zhuǎn)換器的 示意圖如下： D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理 D0 D1 ? ? ? vO D/A 轉(zhuǎn)換器 Dn2 Dn1 NB (iO) 2. 對 D/A的基本要求 :輸出模擬量與輸入數(shù)字量值成正比。如 Rf=R,由圖得 ? ? ??????????????3000112233 22222iiiREFREFfO DVDDDDVRRv4. n位 D/A轉(zhuǎn)換器的一般方框圖如下： 基準(zhǔn)電壓 n位模擬 開關(guān) 解碼網(wǎng)絡(luò) 求和電路 數(shù)碼寄 存器 n位數(shù)字 量輸入 模擬量 輸出 解碼網(wǎng)絡(luò)一般有 倒 T形電阻網(wǎng)絡(luò)、 T形電阻網(wǎng)絡(luò)、權(quán)電流網(wǎng)絡(luò)等；電子開關(guān)也有 TTL 型和CMOS型，據(jù)此不同的組合可有不同類型的D/A轉(zhuǎn)換器。處于線性運用狀態(tài)的運放，虛地使每條 2R電阻支路的電流恒定，與開關(guān)狀態(tài)無關(guān)。 與開關(guān)相連的電阻 2R上的電流從高位到低位按 2的負(fù)整數(shù)冪遞減。為其中位轉(zhuǎn)換的一般關(guān)系式：位可得將輸入數(shù)字量擴展到nDNVRRKKNDVRRVnnDVRRRiVniiiBnR E FfBniiinR E FfOiiiR E FffO?????????????????????????10103042,22222 可見電路中輸入的每一個二進(jìn)制數(shù) NB,均能在其輸出端得到與之成正比的模擬電壓 VO。 ? ? BniiinR E FfO KNDVRRV ?????? ???1022由上式可見，要提高 D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度，電路參數(shù)的選擇要注意以下幾點： ① 基準(zhǔn)電壓要穩(wěn)定，要求高時可選用帶隙基準(zhǔn)電壓源。 ③ 每個模擬開關(guān)的開關(guān)電壓降要相等。 ④ 運放的零點漂移要小。使用時外加運放，反饋電阻可外加或用片內(nèi)電阻。 Di=1時， T9導(dǎo)通，權(quán)電流經(jīng) T9流入運放的反相端； Di=0時， T8導(dǎo)通，權(quán)電流經(jīng) T8接地。1 v0 + Rf S0 S1 S2 S3 D0 (LSB) D1 D2 D3 VREF i∑ (MSB) I/2 I/4 I/8 I/16 圖 權(quán)電流 D/A轉(zhuǎn)換器的原理電路 用一組恒流源代替 T型電阻網(wǎng)絡(luò) 1. 4位權(quán)電流型 D/A轉(zhuǎn)換器 上圖電路中，當(dāng)輸入數(shù)字量的某一位代碼 Di=1時，開關(guān) Si接運放的 反相輸入端，相應(yīng)的權(quán)電流流入求和電路；當(dāng) Di=0時，開關(guān) Si接地 分析該電 路，可得出 ? ???????????????????????????3040011223340123222222216842iiiffffODRIDDDDRIDIDIDIDIRRiV + Rf S0 S1 S2 S3 D0 (LSB) D1 D2 D3 VREF i∑ (MSB) I/2 I/4 I/8 I/16 電路分析： 采用了恒流源電路后，各支路權(quán)電流的大小均不受開關(guān)導(dǎo)通電阻和壓降的影響，這就降低了對開關(guān)電路的要求，提高了轉(zhuǎn)換精度。 給各管提供基極偏流 R R 2R 2R v0 VEE + S0 S1 S2 S3 D0 (LSB) D1 D2 D3 i∑ (MSB) IE3 I/4 I/8 A2 R1 + 16I16I2R 2R 2R R R IEC IEO IE1 IE2 IREF Tr T3 T2 T1 TO TC IBB I=IREF=VREF/R1 偏置電流 A1 I/2 2. 實際的權(quán)電流 D/A轉(zhuǎn)換器 對實際的權(quán)電流 D/A轉(zhuǎn)換器電路分析可得到輸出電壓為 ? ?????????????????101001122331422/22222niiinfR E FOR E FffODRRVVADTnDDDDRVRRiV轉(zhuǎn)換器的輸出電壓形權(quán)電流位倒由此可推得上式表明，基準(zhǔn)電流 IREF即輸出電壓 VO僅與基準(zhǔn)電壓VREF和電阻 R1有關(guān)，而與 BJT、 R、 2R電阻無關(guān)。常用的此類轉(zhuǎn)換器有 AD140DAC080 DAC0808等 。1如要實現(xiàn)電壓輸出，還須轉(zhuǎn)換。采用單極性輸出方式時，輸入數(shù)字量采用自然二進(jìn)制碼。 VREF（ 255/256） ︰ 177。 VREF（ 128/256） 177。 VREF（ 1/256） 177。這就要求 D/A轉(zhuǎn)換器能將不同極性的數(shù)字量對應(yīng)轉(zhuǎn)換為正、負(fù)極性的模擬電壓，工作于雙極性方式。 下表是對應(yīng)關(guān)系。11所以，若將單極性 8位 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電壓減去 VREF/2(80H所對應(yīng)的模擬量），就可得到極性正確的 偏移二進(jìn)制碼 輸出電壓 。而 2的補碼加 80H并舍棄進(jìn)位就可得到 偏移二進(jìn)制碼 。 于是可得采用 2的補碼輸入的 8位雙極性輸出 D/A轉(zhuǎn)換電路如下： 由圖得 ? ?? ?222217778R E FBR E FR E FIOVDDNVVVV???????????????????????A1 2R1 D0 8位倒 T形電阻 網(wǎng)絡(luò) D/A轉(zhuǎn)換器 D1 VREF 1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 i∑ + R=Rf VI + R1 VO NB R1 A2 95 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) ⒈分辨率 分辨率是 D/A轉(zhuǎn)換器對輸入微小量變化敏感程度 的表征。等級越多，分辨率愈高。 95 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 2. 轉(zhuǎn)換精度 D/A轉(zhuǎn)換器實際輸出的模擬量與理論值之間存在誤差，因而將這些誤差的最大值定義為轉(zhuǎn)換精度。 （ 1）比例系數(shù)誤差： 實際轉(zhuǎn)換特性曲線的斜率與理想特性曲線斜率的偏差。圖誤差如三位轉(zhuǎn)換器的比例系數(shù)數(shù)誤差。92210????????REFniiifnREFVDRRV△ VO = 001 010 011 100 101 110 111 VO/VREF 0 7/8