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    數模與模數轉換器(一)
    作者:admin 2012/4/17 11:13:12   字體 【

        隨著數字技術,特別是計算機技術的飛速發展與普及,在現代控制、通信及檢測領域中,對信號的處理廣泛采用了數字計算機技術。由于系統的實際處理對象往往都是一些模擬量(如溫度、壓力、位移、圖像等),要使計算機或數字儀表能識別和處理這些信號,必須首先將這些模擬信號轉換成數字信號;而經計算機分析、處理后輸出的數字量往往也需要將其轉換成為相應的模擬信號才能為執行機構所接收。這樣,就需要一種能在模擬信號與數字信號之間起橋梁作用的電路——模數轉換電路和數模轉換電路。

       能將模擬信號轉換成數字信號的電路,稱為模數轉換器(簡稱A/D轉換器);而將能把數字信號轉換成模擬信號的電路稱為數模轉換器(簡稱D/A轉換器),A/D轉換器和D/A轉換器已經成為計算機系統中不可缺少的接口電路。圖1為模數轉換電路應用示例.
     
    分類
    在本章中,將介紹幾種常用A/D與D/A轉換器的電路結構、工作原理及其應用。

     D/A轉換器
    一. D/A轉換器的基本原理
       數字量是用代碼按數位組合起來表示的,對于有權碼,每位代碼都有一定的權。為了將數字量轉換成模擬量,必須將每1位的代碼按其權的大小轉換成相應的模擬量,然后將這些模擬量相加,即可得到與數字量成正比的總模擬量,從而實現了數字—模擬轉換。這就是構成D/A轉換器的基本思路。

    權電阻網絡D/A轉換器
        一個多位二進制數中每一位的1所代表的數值大小稱為這一位的權。如果一個N位的二進制數用表示,所以最高位(Most Significant Bit,簡稱MSB)到最低位(Least Significant Bit ,簡稱LSB)的權將依次為。
       權電阻網絡D/A,它由權電阻網絡、4個模擬開關和1個求和放大器組成,S3、S2、S1和S0是4個電子開關,它們的狀態分別受輸入代碼d3、d2、d1、d0的取值的控制,代碼為1時開關參考電壓上,代碼為0時開關接地。故時有支路電流流向放大器,時,支路電流為零。
       求和放大器是一個接成負反饋的運算放大器。為了簡化分析計算,可以把運算放大器近似地看成是理想放大器,即它的開環放大倍數為無窮大,輸入電流為零(輸入電阻為無窮大),輸出電阻為零,當同相輸入端的電位高于反相輸入端的電位時,輸出端對地的電壓為正;當高于時,為負。當參考電壓經電阻網絡加到時,只要稍高于,便在產生負的輸出電壓。經反饋到端使降低,其結果必然使 
     
       ,輸出的模擬電壓正比于輸入的數字量 ,從而實現了從數字量到模擬量的轉換.
    當 =0時, ,當 =11…11時, ,故的最大變化范圍是0到
    從公式(3)可以看到,在為正電壓時輸出電壓始終為負值,要想得到正的輸出電壓,可以將取負值即可.
    權電阻網絡D/A轉換器的優缺點:
    1、優點:簡單
    2、缺點:電阻值相差大,難于保證精度,且大電阻不宜于集成在IC內部
     

     

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