DAC電路基本原理

1、§9-2DAC的一般工作原理、解碼原理1.基本公式D/A轉(zhuǎn)換的基本原理涉及到代數(shù)基本定律，即任意一個非負整數(shù)A，總可以用一個t進制數(shù)表示為：A=at''+at1-1+a-1'+aI：t"(9-1)(9-1)式是一個線性多項式，因此可用線性元件組成的網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)解碼。圖9-2所示是一個電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，不難得出：(9-2)丄+丄十冷一十人十丄+丄十冷一十人十式中tR"rp(9-3)為所有電阻均接地時的并聯(lián)等效電阻，稱為t進制加權(quán)網(wǎng)絡(luò)的特征電阻。顯然，這是一個等比級數(shù)和的倒數(shù)，即：=1.R(9-4)當n-時有*(9-5)2.推導(dǎo)過程在電子系統(tǒng)中，一般

2、t=2，即二進制加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，如圖9-3所示。在nx時該網(wǎng)絡(luò)的特征電阻為：rp=r=Lrp戈(9-6)圖9-2t進制加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)圖9-3二進制加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)于是，當有一個電阻2iR接VR時，V0可表示為(9-7)將(9-3)式代入上式可得顯然，當有一個以上電阻分別在i、j、k、s、p等位上接VR時,V0的值可用疊加定理求得如果用ai(i=0,1,2,-,n-1)為“0”表示i位電阻接地。aM-li為“I”表示i位電阻接VR,則有(9-10)這就實現(xiàn)了由代數(shù)基本定律到這就實現(xiàn)了由代數(shù)基本定律到D/A轉(zhuǎn)換的基本原理及過程二、D/A轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)1權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器解碼網(wǎng)絡(luò)由電阻網(wǎng)、受數(shù)字控制的模擬

3、開關(guān)、基準源I三部分構(gòu)成圖9-4權(quán)電阻解碼網(wǎng)絡(luò) 解碼網(wǎng)的特點每位一個電阻，稱為位電阻,每位一個電阻，稱為位電阻,n位需n個電阻；取值上（電阻），按二進制整數(shù)代碼權(quán)的規(guī)律取值:-J一上，例如n=8，R=15K,則位電阻依次為：一二、I：、I匚二；模擬開關(guān)每位一個開關(guān)，分別由各自數(shù)字量控制其切換，“1”接打；，“0”接地，是電壓型開關(guān)，各路切換的電流不同，-最大（電阻為R），'二最小（電阻為-基準源VRI/O傳輸關(guān)系>開關(guān)S的狀態(tài)不同>電阻>開關(guān)S的狀態(tài)不同>電阻由電路結(jié)構(gòu)圖可看出：數(shù)字量代碼不同網(wǎng)結(jié)構(gòu)改變。 求解原理根據(jù)i（假設(shè)n=3）的取值，求出電路的等效內(nèi)阻，

4、由此推導(dǎo)出輸出電壓; 求解結(jié)果疊加原理求解步驟：a.求解R、2R、：二的內(nèi)阻匸b.分別求出2R、4R、二匚并聯(lián)的電阻值門；分別求出R、4R、：；并聯(lián)的電阻值門；分別求出R、2R、8R、匸二并聯(lián)的電阻值;分別求出2R、4R、8R、：二并聯(lián)的電阻值二;之后，'II,與R（或2R、或4R、或-）并聯(lián)；c.求解乂為的分壓值；2sr-W,2'1十叭2+A十血2'1)d.求解2"1由于該解碼網(wǎng)電路存在等效內(nèi)阻，因此輸出電壓（或電流）與內(nèi)阻和負載RL均有關(guān)，應(yīng)用極為不便，為此需增加讀出電路，進行隔離、匹配。由此導(dǎo)出下面兩種類型：空載輸出型；短路電流輸出型。 空載輸出型-，：

5、如果，：，即輸出端開路，此時的輸出電壓為：2s*"】戸十込-尸十A十£2-)補充圖9-1 短路電流輸出型二'補充圖9-2利用運放虛地的作用，并把電流轉(zhuǎn)換為電壓。公式:%=廠只廣-Q=-2化(ufj2"1+ia2_a+A十£2刁A注意：此時對地輸出為負極性電壓，若*用負基準源，則可獲得正極性輸出權(quán)網(wǎng)的優(yōu)、缺點優(yōu)點：線路簡單、直觀；電阻數(shù)量少，每位一個電阻，對應(yīng)一個電壓開關(guān);缺點：阻值種類多，n位就是n種； 阻值差距極大，最小二上，最大J;各位電阻均要準確（精確）。（致命缺點）該權(quán)網(wǎng)在變形權(quán)電阻網(wǎng)中被成功的使用。變形權(quán)網(wǎng)簡介（補充）減小權(quán)位數(shù)，每階以

6、鏈接電阻相接。d巫刼相同的三階權(quán)網(wǎng)，通過鏈接電阻構(gòu)成12位DAG關(guān)鍍求解出鋌按電阻補充圖9-3相同的三階權(quán)網(wǎng)，通過鏈接電阻構(gòu)成12位DAC關(guān)鍵：求解出鏈接電阻2.梯形R-2R解碼網(wǎng)電路結(jié)構(gòu)圖9-7T形R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換電路 電阻網(wǎng)；模擬開關(guān)； 讀出電路；基準源VR。I/O傳輸關(guān)系即求解解碼網(wǎng)輸出模擬量與輸入數(shù)字量間關(guān)系。各位電流分析因各位模擬開關(guān)均為恒流開關(guān)，當解碼網(wǎng)輸出雙電流模擬量的右邊接成負反饋狀態(tài)的讀出電路后，不管開關(guān)打在左邊或右邊，所有2R電阻的下端均接地（或虛地）。所以，可以根據(jù)代碼畫出等效電路圖。公式推導(dǎo)：方法：用疊加原理求解與數(shù)字量的關(guān)系如下:厶二厶風坨"十A+U=厶（石L+A+石2予（注：J指當廠時，J;I時，”一）讀出電路（思考：為什么用此電路？）：叫=Ef-R$=_An'Rf=匕?風d嘰仔）式中：'反饋電阻；R解碼網(wǎng)電阻；3.2nR+開關(guān)陣解碼網(wǎng)簡介若n=8位，需電阻：丁個；開關(guān)：1"匚個<S.'8Vr5/SVr4/8VrS/SVRMgl/3VR曲苕辺狂alaT4集成化D/A轉(zhuǎn)換器各類的主要優(yōu)缺點及應(yīng)用場合分類：雙極型和CM