第9章数/模和模/数转换¾919.1数/模转换器(DAC)把数字量转换为模拟量的过程称作数/模转换器，简称DAC（DigitaltoAnalogConverter）。¾929.2模/数转换器(ADC)将模拟量转换为数字量的过程称为模/数转换，简称A/D转换。实现A/D转换的电路被称之为模/数转换器，简称ADC(AnalogtoDigitalConverter)。¾9.3A/D转换器应用举例2014-5-7东北大学信息学院1919.1数/模转换器(DAC)¾DAC的输入是数字信号。它可以是任何一种编码，常用的是二进制码。输输是入可以是正数，也可以是负数，通常是无符号的二进制数。如为如图为D/A转换框图。d0d1DACvOd2d3DAC框图2014-5-7东北大学信息学院2919.1数/模转换器(DAC)¾DAC输出的模拟量与输入的数字量成正比。若比例系数为1，则4位DAC输入二进制数可以是0000～1111，输出模拟量的大小相应为0～15。¾DAC的输出有电流和电压之分。以电流输出为例。¾4位二进制数的展开式：3210¾A=a3×2+a2×2+a1×2+a0×2¾在比例系数为1的前提下，输出电流的表达式为：3210¾Iout=a3×2I0+a2×2I0+a1×2I0+a0×2I02014-5-7东北大学信息学院3919.1数/模转换器(DAC)¾如图示原理图。图中开关Si受数字量中第i位数控制，当ai=1时，Si闭合，而ai=0时，Si断开。电流源的值与二进制数的权值相同。这样，A=0001时，Iout=I0；A=0011时，Iout=3I0…。Iout如何得到？S3S2S1S08I04I02I01I02014-5-7DAC东北大学信息学院转换原理图49119.1.1二进制权电阻DACVVVVi=aREF+aREF+aREF+aREFI320R221R122R023R3VVi2014-5-7REF32东北大学信息学院10=REFa⋅25=3(a3⋅2+a2⋅2+a1⋅2+a0⋅2)3∑i2R2Ri=0¾n位权电阻DAC有：Vi=REF(a⋅2n−1+a⋅2n−2+...+a⋅21+a⋅20)I2n−1Rn−1n−210n−1VREFi=n−1∑ai⋅22Ri=0vo=−iFRFVRn−1REFFa2i=−⋅n−1∑i2Ri=02014-5-7东北大学信息学院69.1.2R-2R倒T型电阻网络DACVREFVREF9129.1.2I=R-2R倒T型电阻网络DACRS1i3R3RA0F2RVREFi↓RiIIR=AS1iFi22-RB0A+vV2Roi=REFiB↓R13iS12RC1iV0i=3=REFi↓2R2CR124RiS0D00i2VREF2Ri1==IR28R16i1VREF2Ri0==2014-5-7东北大学信息学院216R7图9-2倒T型电阻网络DAC¾由上述分析可写出图9-2各支路的电流为：IIIIi=i=Ra+Ra+Ra+RaFI234281160V=REF(a⋅23+a⋅22+a⋅21+a⋅20)24R32103VREFi=4∑ai⋅22Ri=02014-5-7东北大学信息学院8对于n位DACVi=REF(a⋅2n−1+a⋅2n−2+...+a⋅21+a⋅20)I2nRn−1n−210n−1VREFi=n∑ai⋅22Ri=0n−1VREFRFivO=−iFRF=−n∑ai⋅22Ri=02014-5-7东北大学信息学院9例9-1¾已知倒T型电阻网络DAC的RF=R，VREF=10V，试分别求出四位和八位DAC的最小(只有数字信号最低位为1)输出电压VOmin。2014-5-7东北大学信息学院10¾解：四位DAC的最小输出电压为：vOmin=−iFRFn−1VREFRFi10R=−n∑ai⋅2=−4××1=−0.625V2Ri=02R¾八位DAC的最小输出电压为：vOmin=−iFRFn−1VREFRFi10R=−n∑ai⋅2=−8××1=−0.039V2Ri=02R2014-5-7东北大学信息学院11例9-2¾已知倒T型电阻网络DAC的RF=R，VREF=10V，试分别求出四位和八位DAC的最大(各位数字信号都为1)输出电压VOmax。2014-5-7东北大学信息学院12¾解：四位DAC的最大输出电压为：n