DA轉(zhuǎn)換器和AD轉(zhuǎn)換器工作原理

1、D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器是連接數(shù)字世界和模擬世界的橋梁，在現(xiàn)代信息技術(shù)中具有舉足輕重的作用。7.1 概 論D/A轉(zhuǎn)換器（Digital Analog Convertor，DAC）A/D轉(zhuǎn)換器（ Analog Digital Convertor，ADC） 典型應(yīng)用系統(tǒng)之一多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 7.1 概 論 典型應(yīng)用系統(tǒng)之二聲音的存儲(chǔ)與回放系統(tǒng) 7.1 概 論一、D/A轉(zhuǎn)換器的基本概念 DACDvO7.2.1 D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理數(shù)字量模擬量將數(shù)字量轉(zhuǎn)化成與其成正比的模擬量。以三位DAC為例，設(shè)K=1，可得出vO和D的關(guān)系D2D1D0vO0 0 00 V0 0 11 V0 1 0 2 V0 1

2、13 V1 0 04 V1 0 15 V1 1 06 V1 1 17 V7.2.1 D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理1.電路結(jié)構(gòu)及工作原理7.2.2 權(quán)電阻型D/A轉(zhuǎn)換器模擬開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)輸入數(shù)字量輸出電壓參考電壓流過(guò)各電阻的電流為多少？7.2.2 權(quán)電阻型D/A轉(zhuǎn)換器（1）輸出電壓與輸入的數(shù)字量成正比；（2）輸出電壓與參考電壓極性相反；（3）如果數(shù)字量為n位的二進(jìn)制數(shù)，輸出電壓的變化范圍：結(jié)論：7.2.2 權(quán)電阻型D/A轉(zhuǎn)換器 由于電阻網(wǎng)絡(luò)中阻值范圍太寬，很難保證每個(gè)電阻均有很高精度，在集成DAC中很少采用。思考：DAC的精度與電路中的哪些參數(shù)有關(guān)？權(quán)電阻精度外加參考電源精度7.2.2 權(quán)電阻型D/A轉(zhuǎn)

3、換器7.2.3 R-2R網(wǎng)絡(luò)型D/A轉(zhuǎn)換器1.電路結(jié)構(gòu)T型電阻網(wǎng)絡(luò)參考電壓 由于R-2R網(wǎng)絡(luò)只有兩種阻值的電阻，因此最適合于集成工藝，集成D/A轉(zhuǎn)換器普遍采用這種電路結(jié)構(gòu)。2.工作原理進(jìn)一步分析可得：7.2.3 R-2R網(wǎng)絡(luò)型D/A轉(zhuǎn)換器2.工作原理（續(xù)）通過(guò)放大器A把電流i轉(zhuǎn)換成輸出電壓vO：7.2.3 R-2R網(wǎng)絡(luò)型D/A轉(zhuǎn)換器雙向CMOS模擬開關(guān)1.什么是乘法型DAC（Multiplying DAC，MDAC）？實(shí)現(xiàn)了模擬量和數(shù)字量的乘法運(yùn)算乘法型DAC如果參考電壓用模擬信號(hào)來(lái)代替7.2.3 R-2R網(wǎng)絡(luò)型D/A轉(zhuǎn)換器2. 集成乘法型D/A轉(zhuǎn)換器AD75207.2.3 R-2R網(wǎng)絡(luò)型D/

4、A轉(zhuǎn)換器7.2.4 權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器1. 基本電路2. 實(shí)際電路7.2.4 權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器3. 8位高速權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器AD9708 7.2.4 權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器4. 電流轉(zhuǎn)換為電壓的兩種方法 7.2.4 權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器2.滿量程輸出電壓VFSV1.最小輸出電壓增量VLSB 7.2.5 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù) 分辨率常用輸入二進(jìn)制數(shù)的有效位數(shù)表示。 3.分辨率：最小輸出電壓增量與最大輸出電壓的比值來(lái)表示。數(shù)字量為111時(shí)的輸出電壓值。數(shù)字量變化一個(gè)單位時(shí)，輸出電壓的變化量。 4.轉(zhuǎn)換精度（1）偏移誤差、增益誤差 7.2.5 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù)（2）非線性誤差

5、 在滿量程范圍內(nèi)，D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)際值偏離理想轉(zhuǎn)換特性的最大值稱為積分非線性誤差I(lǐng)NL。 比如某12位D/A轉(zhuǎn)換器，其INL值為2LSB，如果基準(zhǔn)電壓為，給定數(shù)字量為1000，那么輸出電壓可能是之間。7.2.5 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù)（2）非線性誤差 在理想情況下，任意兩個(gè)相鄰輸入數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的輸出差值為1LSB，偏離這個(gè)理想值的最大偏差稱為微分非線性誤差DNL。 7.2.5 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù)5.輸出建立時(shí)間普通DAC的建立時(shí)間為幾到幾百微秒；高速DAC的建立時(shí)間小于幾微秒；如MAXIM公司的MAX555為12位DAC，轉(zhuǎn)換速度為300MHz。 輸入數(shù)據(jù)改變到輸出進(jìn)入規(guī)定的誤差范圍內(nèi)所需要的最大時(shí)間。7.2.5 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù)2.數(shù)字信號(hào)接口特性1.轉(zhuǎn)換器的位數(shù)集成D/A轉(zhuǎn)換器的選擇 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)取決于對(duì)信號(hào)分辨能力的要求。3.模擬信號(hào)接口特性4.參考電壓5.動(dòng)態(tài)特性 如是并行接口還是串行接口。 是電壓輸出還是電流輸出？是單極性還是雙極性？ 是外置參考電壓還是內(nèi)置參考電壓？ 主要指轉(zhuǎn)換速度。7.2.5 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù) 1. 波形發(fā)生器7.2.6 D/A轉(zhuǎn)換器的典型應(yīng)用2.數(shù)控穩(wěn)壓電源7.2.6 D/A轉(zhuǎn)換器的典型應(yīng)用3.數(shù)字式可編程增益