数模与模数转换器（一）-时代创兴

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数模与模数转换器（一）
作者：admin 2012/4/17 11:13:12 字体【大中小】

随着数字技术，特别是计算机技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测领域中，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的实际处理对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等），要使计算机或数字仪表能识别和处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量往往也需要将其转换成为相应的模拟信号才能为执行机构所接收。这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路——模数转换电路和数模转换电路。

能将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称A/D转换器）；而将能把数字信号转换成模拟信号的电路称为数模转换器（简称D/A转换器），A/D转换器和D/A转换器已经成为计算机系统中不可缺少的接口电路。图1为模数转换电路应用示例.

分类

在本章中，将介绍几种常用A/D与D/A转换器的电路结构、工作原理及其应用。

D/A转换器

一． D/A转换器的基本原理

数字量是用代码按数位组合起来表示的，对于有权码，每位代码都有一定的权。为了将数字量转换成模拟量，必须将每1位的代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字—模拟转换。这就是构成D/A转换器的基本思路。

权电阻网络D/A转换器

一个多位二进制数中每一位的1所代表的数值大小称为这一位的权。如果一个N位的二进制数用表示，所以最高位（Most Significant Bit,简称MSB）到最低位(Least Significant Bit ，简称LSB)的权将依次为。

权电阻网络D/A，它由权电阻网络、4个模拟开关和1个求和放大器组成,S3、S2、S1和S0是4个电子开关，它们的状态分别受输入代码d3、d2、d1、d0的取值的控制，代码为1时开关参考电压上，代码为0时开关接地。故时有支路电流流向放大器，时，支路电流为零。

求和放大器是一个接成负反馈的运算放大器。为了简化分析计算，可以把运算放大器近似地看成是理想放大器，即它的开环放大倍数为无穷大，输入电流为零（输入电阻为无穷大），输出电阻为零，当同相输入端的电位高于反相输入端的电位时，输出端对地的电压为正；当高于时，为负。当参考电压经电阻网络加到时，只要稍高于，便在产生负的输出电压。经反馈到端使降低，其结果必然使

,输出的模拟电压正比于输入的数字量 ,从而实现了从数字量到模拟量的转换.

当 =0时, ,当 =11…11时, ,故的最大变化范围是0到

从公式(3)可以看到,在为正电压时输出电压始终为负值,要想得到正的输出电压,可以将取负值即可.

权电阻网络D/A转换器的优缺点：

1、优点：简单

2、缺点：电阻值相差大，难于保证精度，且大电阻不宜于集成在IC内部

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