《電子技術應用》
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D/A轉換器的原理與構成

2018-08-15

數(shù)模轉換器,又稱D/A轉換器,簡稱DAC,它是把數(shù)字量轉變成模擬的器件。D/A轉換器基本上由4個部分組成,即權電阻網(wǎng)絡、運算放大器、基準電源和模擬開關。模數(shù)轉換器中一般都要用到數(shù)模轉換器,模數(shù)轉換器即A/D轉換器,簡稱ADC,它是把連續(xù)的模擬信號轉變?yōu)殡x散的數(shù)字信號的器件。

D/A轉換器的轉換原理

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數(shù)字量是用代碼按數(shù)位組合起來表示的,對于有權碼,每位代碼都有一定的位權。為了將數(shù)字量轉換成模擬量,必須將每1位的代碼按其位權的大小轉換成相應的模擬量,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,從而實現(xiàn)了數(shù)字—模擬轉換。這就是組成D/A轉換器的基本指導思想。

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

構成和特點

DAC主要由數(shù)字寄存器、模擬電子開關、位權網(wǎng)絡、求和運算放大器和基準電壓源(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,分別控制對應位的模擬電子開關,使數(shù)碼為1的位在位權網(wǎng)絡上產(chǎn)生與其位權成正比的電流值,再由運算放大器對各電流值求和,并轉換成電壓值 。

根據(jù)位權網(wǎng)絡的不同,可以構成不同類型的DAC,如權電阻網(wǎng)絡DAC、R–2R倒T形電阻網(wǎng)絡DAC和單值電流型網(wǎng)絡DAC等。權電阻網(wǎng)絡DAC的轉換精度取決于基準電壓VREF,以及模擬電子開關、運算放大器和各權電阻值的精度。它的缺點是各權電阻的阻值都不相同,位數(shù)多時,其阻值相差甚遠,這給保證精度帶來很大困難,特別是對于集成電路的制作很不利,因此在集成的DAC中很少單獨使用該電路   。

它由若干個相同的R、2R網(wǎng)絡節(jié)組成,每節(jié)對應于一個輸入位。節(jié)與節(jié)之間串接成倒T形網(wǎng)絡。R–2R倒T形電阻網(wǎng)絡DAC是工作速度較快、應用較多的一種。和權電阻網(wǎng)絡比較,由于它只有R、2R兩種阻值,從而克服了權電阻阻值多,且阻值差別大的缺點  。電流型DAC則是將恒流源切換到電阻網(wǎng)絡中,恒流源內阻極大,相當于開路,所以連同電子開關在內,對它的轉換精度影響都比較小,又因電子開關大多采用非飽和型的ECL開關電路,使這種DAC可以實現(xiàn)高速轉換,轉換精度較高 。


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