《電子技術(shù)應(yīng)用》
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D/A轉(zhuǎn)換器的原理與構(gòu)成

2018-08-15

數(shù)模轉(zhuǎn)換器,又稱D/A轉(zhuǎn)換器,簡(jiǎn)稱DAC,它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬的器件。D/A轉(zhuǎn)換器基本上由4個(gè)部分組成,即權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器、基準(zhǔn)電源和模擬開(kāi)關(guān)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器中一般都要用到數(shù)模轉(zhuǎn)換器,模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器,簡(jiǎn)稱ADC,它是把連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的數(shù)字信號(hào)的器件。

D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理

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數(shù)字量是用代碼按數(shù)位組合起來(lái)表示的,對(duì)于有權(quán)碼,每位代碼都有一定的位權(quán)。為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量,必須將每1位的代碼按其位權(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,即可得到與數(shù)字量成正比的總模擬量,從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)字—模擬轉(zhuǎn)換。這就是組成D/A轉(zhuǎn)換器的基本指導(dǎo)思想。

D/A轉(zhuǎn)換器由數(shù)碼寄存器、模擬電子開(kāi)關(guān)電路、解碼網(wǎng)絡(luò)、求和電路及基準(zhǔn)電壓幾部分組成。數(shù)字量以串行或并行方式輸入、存儲(chǔ)于數(shù)碼寄存器中,數(shù)字寄存器輸出的各位數(shù)碼,分別控制對(duì)應(yīng)位的模擬電子開(kāi)關(guān),使數(shù)碼為1的位在位權(quán)網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生與其權(quán)值成正比的電流值,再由求和電路將各種權(quán)值相加,即得到數(shù)字量對(duì)應(yīng)的模擬量。

構(gòu)成和特點(diǎn)

DAC主要由數(shù)字寄存器、模擬電子開(kāi)關(guān)、位權(quán)網(wǎng)絡(luò)、求和運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)電壓源(或恒流源)組成。用存于數(shù)字寄存器的數(shù)字量的各位數(shù)碼,分別控制對(duì)應(yīng)位的模擬電子開(kāi)關(guān),使數(shù)碼為1的位在位權(quán)網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生與其位權(quán)成正比的電流值,再由運(yùn)算放大器對(duì)各電流值求和,并轉(zhuǎn)換成電壓值 。

根據(jù)位權(quán)網(wǎng)絡(luò)的不同,可以構(gòu)成不同類型的DAC,如權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC、R–2R倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC和單值電流型網(wǎng)絡(luò)DAC等。權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC的轉(zhuǎn)換精度取決于基準(zhǔn)電壓VREF,以及模擬電子開(kāi)關(guān)、運(yùn)算放大器和各權(quán)電阻值的精度。它的缺點(diǎn)是各權(quán)電阻的阻值都不相同,位數(shù)多時(shí),其阻值相差甚遠(yuǎn),這給保證精度帶來(lái)很大困難,特別是對(duì)于集成電路的制作很不利,因此在集成的DAC中很少單獨(dú)使用該電路   。

它由若干個(gè)相同的R、2R網(wǎng)絡(luò)節(jié)組成,每節(jié)對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸入位。節(jié)與節(jié)之間串接成倒T形網(wǎng)絡(luò)。R–2R倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC是工作速度較快、應(yīng)用較多的一種。和權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)比較,由于它只有R、2R兩種阻值,從而克服了權(quán)電阻阻值多,且阻值差別大的缺點(diǎn)  。電流型DAC則是將恒流源切換到電阻網(wǎng)絡(luò)中,恒流源內(nèi)阻極大,相當(dāng)于開(kāi)路,所以連同電子開(kāi)關(guān)在內(nèi),對(duì)它的轉(zhuǎn)換精度影響都比較小,又因電子開(kāi)關(guān)大多采用非飽和型的ECL開(kāi)關(guān)電路,使這種DAC可以實(shí)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換精度較高 。


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