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1、 9-2 DAC 的一般工作原理一、解码原理1 根本公式D/A 转换的根本原理涉及到代数根本定律，即任意一个非负整数 A ，总可以用一个 t 进制数表示为： A= a t +a t +a t +a t (9-1) (9-1) 式是一个线性多项式，因此可用线性元件组成的网络来实现解码。图 9-2 所示是一个电阻解码网络，不难得出：(9-2) 其中， 9-3 式中为所有电阻均接地时的并联等效电阻，称为 t 进制加权网络的特征电阻。显然，这是一个等比级数和的倒数，即： 9-4 当 n时有(9-5) 2 推导过程在电子系统中，一般 t 2 ，即二进制加权网络，如图 9-3 所示。在 n时该网络的特征电
2、阻为：(9-6) 图 9-2 t 进制加权电阻网络图 9-3 二进制加权电阻网络于是，当有一个电阻 2 i R 接 V R 时， V O 可表示为(9-7) 将 (9-3) 式代入上式可得(9-8) 显然，当有一个以上电阻分别在 i 、 j 、 k 、 s 、 p 等位上接 V R 时， V O 的值可用叠加定理求得(9-9) 如果用 a i (i 0 ， 1 ， 2 ， n-1) 为 0 表示 i 位电阻接地。 a i 为 l 表示 i 位电阻接 V R ，则有(9-10) 这就实现了由代数根本定律到 D/A 转换的根本原理及过程。二、 D/A 转换器的根本构造1 权电阻网络 D/A 转换器
3、解码网络由电阻网、受数字控制的模拟开关、基准源三局部构成。图 9-4 权电阻解码网络解码网的特点每位一个电阻，称为位电阻， n 位需 n 个电阻；取值上电阻，按二进制整数代码权的规律取值：、，例如 n=8 ， R=15K ，则位电阻依次为：、；模拟开关每位一个开关，分别由各自数字量控制其切换， 1 接， 0 接地，是电压型开关，各路切换的电流不同，最大电阻为 R ，最小电阻为；基准源 V R I/O 传输关系由电路构造图可看出：数字量代码不同 开关 S 的状态不同 电阻网构造改变。求解原理根据假设 n=3 的取值，求出电路的等效阻，由此推导出输出电压；求解结果叠加原理求解步骤：a 求解 R 、
4、 2R 、的阻b 分别求出 2R 、 4R 、并联的电阻值；分别求出 R 、 4R 、并联的电阻值；分别求出 R 、 2R 、 8R 、并联的电阻值；分别求出 2R 、 4R 、 8R 、并联的电阻值；之后，与 R 或 2R 、或 4R 、或并联；c 求解，为的分压值；d 求解由于该解码网电路存在等效阻，因此输出电压或电流与阻和负载 R L 均有关，应用极为不便，为此需增加读出电路，进展隔离、匹配。由此导出下面两种类型：空载输出型；短路电流输出型。空载输出型如果，即输出端开路，此时的输出电压为：补充图 9-1 短路电流输出型补充图 9-2 利用运放虚地的作用，并把电流转换为电压。公式：注意：此
5、时对地输出为负极性电压，假设用负基准源，则可获得正极性输出。权网的优、缺点优点：线路简单、直观；电阻数量少，每位一个电阻，对应一个电压开关；缺点：阻值种类多， n 位就是 n 种；阻值差距极大，最小，最大；各位电阻均要准确准确。致命缺点该权网在变形权电阻网中被成功的使用。变形权网简介补充减小权位数，每阶以电阻相接。补充图 9-3 一样的三阶权网，通过电阻构成 12 位 DAC 。关键：求解出电阻。2 梯形 R-2R 解码网电路构造图 9-7 T 形 R-2R 电阻网络 D/A 转换电路电阻网；模拟开关；读出电路；基准源 V R 。 I/O 传输关系即求解解码网输出模拟量与输入数字量间关系。各位
6、电流分析因各位模拟开关均为恒流开关，当解码网输出双电流模拟量的右边接成负反响状态的读出电路后，不管开关打在左边或右边，所有 2R 电阻的下端均接地或虚地。所以，可以根据代码画出等效电路图。公式推导：方法：用叠加原理求解。、与数字量的关系如下：注：指当时，；时，读出电路思考：为什么用此电路.：式中：反响电阻； R 解码网电阻；3 2nR+ 开关阵解码网简介假设 n=8 位，需电阻：个；开关：个。图 9-8 2 3 R 电阻分压式 D/A 转换电路4 集成化 D/A 转换器各类的主要优缺点及应用场合分类：双极型和 CMOS 型双极型：转换速度快，适合于高速转换的场合。CMOS 型：优点制造容易、造价低；缺点转换速度较慢。电阻网络：离子注入或扩散电阻条、薄膜电阻离子注入或扩散电阻条：价廉物美，但精度不高；薄膜电阻：高精度。
