1、2005年元月年元月制作制作 曾令琴曾令琴DAC、 ADC的基本概念及其工作原理的基本概念及其工作原理第二篇第二篇12.1.1 DAC的基本概念的基本概念12.1.2 DAC的工作原理的工作原理12.1.3 集成数集成数 /模转换器模转换器 DAC0832第二篇为了能用数字技术来处理模拟信号，必须把模拟为了能用数字技术来处理模拟信号，必须把模拟信号转换成数字信号，才能送入数字系统进行处理。信号转换成数字信号，才能送入数字系统进行处理。同时，往往还需把处理后的数字信号转换成模拟信号同时，往往还需把处理后的数字信号转换成模拟信号，作为最后的输出。我们把前一种从模拟信号到数字，作为最后的输出。我们把
2、前一种从模拟信号到数字信号的转换称为模信号的转换称为模 /数转换，或简称为数转换，或简称为 ADC；把后一种；把后一种从数字信号到模拟信号的转换称为从数字信号到模拟信号的转换称为 DAC转换。同时，转换。同时，把实现模把实现模 /数转换的电路称为数转换的电路称为 A/D转换器；把实现数转换器；把实现数 /模模转换的电路称为转换的电路称为 D/A转换器。转换器。 第 2页在目前常见的在目前常见的 D/A转换器中，有权电阻网络转换器中，有权电阻网络 D/A转换器，倒梯形电阻网络转换器，倒梯形电阻网络 D/A转换器等。转换器等。 A/D转换器转换器的类型也有多种，可以分为直接的类型也有多种，可以分为
3、直接 A/D转换器和间接转换器和间接A/D转换器两大类。在直接转换器两大类。在直接 A/D转换器中，输入的模转换器中，输入的模拟信号直接被转换成相应的数字信号；而在间接拟信号直接被转换成相应的数字信号；而在间接A/D转换器中，输入的模拟信号先被转换成某种中转换器中，输入的模拟信号先被转换成某种中间变量（如时间、间变量（如时间、 频率等），然后再将中间变量转频率等），然后再将中间变量转换为最后换为最后 的数字量。的数字量。 第 2页12.1 数数 /模转换器（模转换器（ DAC） 12.1.1 DAC的基本概念的基本概念 数 /模转换器中的文字 D代表数字量， A代表模拟量，转换器用 C表示。1
4、. DAC的转换特性的转换特性DAC电路的作用是将输入的数字量转换成与输入数字量成正比输出模拟量。 DAC是将输入的二进制数字信号转换成模拟信号，以电压或电流的形式输出。因此DAC可以看作是一个译码器。 一般常用的线性一般常用的线性 DAC，其输出模拟电压其输出模拟电压 U和输入数字量和输入数字量 D之间成正比关系，即之间成正比关系，即U=KD，式中，式中 K为常数。为常数。 第 2页D/A转换器的一般结构如下图所示， 图中数据锁存器用来暂时存放输入的数字信号。 n位锁存器的并行输出分别控制 n个模拟开关的工作状态。通过模拟开关，将参考电压按权关系加到电阻解码网络。电电子子开开关关电电阻阻网网
5、络络数据锁存数据锁存器器基基 准准 电电 压压求求和和放放大大数数字字量量输输入入模模拟拟量量输输出出DAC组成框图组成框图第 2页对于有权码，先将每位代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现数字 /模拟转换。 当输入的数字量是由 n位 8421BCD码表示的数字信号：DAC电路的输出模拟电压 u0（或模拟电流 i0）为： 电流转换系数电压转换系数第 2页DAC的转换特性曲线理想特性数字输入模拟输出当 Ru（或 Ri）为 1、 n时，根据上式可得 DAC的转换特性曲线如下图所示。2. DAC的主要参数的主要参数（ 1）分辨率： 指最小输出电压（对
6、应输入的数字量最低位为 1，其他位均为 0）与最大输出电压（对应输入的数字量各位全为 1）之比。 第 2页由上式可看出，当 um一定时，输入数字量的位数 n越多，分辩能力也就越高越多，分辩能力也就越高 。（ 2）绝对精度（或绝对误差）和非线性度： 绝对精度绝对精度 是指输入端加对应满刻度数字量时， DAC输出的实际值与理论值之差。一般绝对误差应低于 uLSB/2。在满刻度范围内，偏离理想转换特性的最大值称为非线性误差。非线性误差与满刻度值之比称 非线性度非线性度 ，常用百分比表示。（ 3）建立时间： 指输入变化后，输出值稳定到距最终输出量uLSB所需的时间。 建立时间反映了建立时间反映了 DAC电路转换的速度电路转换的速度 。除此之外，在选用除此之外，在选用 DAC器件时，还需要考虑其电源电压、器件时，还需要考虑其电源电压、输出方式、输出值范围及输入逻辑电平等参数。输出方式、输出值范围及输入逻辑电平等参数。 第 2页
