3) 静态误差 所谓静态误差，是与时间无关，反映静态工作 时实际模拟输出接近理想模拟输出的程度。通常有 失调误差、 增益误差、 非线性误差等。
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6.3.2 D/A转换器电路
1. 例置R-2R梯形D/A转换器
1) 电路
倒置R-2R梯形D/A转换器电路如图 6 - 18 所示。 该 电路的优点是电阻类型少，只有R和2R两种，易实现。
bN
bN
Si
分相 电路
Ⅰ
Ⅱ
Q
b1
b2
…
bN
b1
2选1电路
b1
图 6 – 19 D/A转换器的开关电路
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2. 权电容D/A转换器
1) 电路 如下图所示，该电路由电容网络与一组开关组成， 并由两相不重叠时钟控制。 A
＋
C 2 终端电 容 2 ·b N
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2. D/A转换器的主要技术指标
1) 代表精度的指标——位数(bit数)——分辨率
2) 代表速度的指标——转换时间——时钟频率
U 阶梯波台阶电压： U 1LSB red 2N
即从数字信号输入D/A转换器到输出电压达到稳态 值所需要时间， 该时间决定了D/A转换器的转换速度。 实际上，D/A转换要按时钟节拍工作。 通常用最高时 钟频率来表达D/A转换器的工作速度。
i b 2 i i 1
N
N RF i U o I o RF U ref bi 2 R i 1
若N=3, 且数字字(即数字输入代码)为“110”， RF=R, 那 么
6 1 1 0 U o U ref U ref 8 2 4 8
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D/A转换器的类型(分类）：4 类
D/A 转换 器
电阻 网络型
电容 网络型
晶体 管网络 型
电阻 串 (Resistor String )
串行 电荷再 分 配
并行 电荷再 分 配
开关 电容
电流 镜
电阻 电容混 合型
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6.3.1 D/A转换器原理
D/A转换器的原理框图如下图6-15 所示。 其中， b1～bN为N位数字量输入， Uref为参考电压。 输出模拟 量为： Uo=KDUref，K为比例因子，D为：
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3) 开关电路
如下图，数字字b1～bN通过两级非门构成的分相电
路变成bi和bi，然后分别去控制两个传输门构成的开关。 当b1=“1”，b1=“0”时， 传输门Ⅱ导通， 将Si接到 虚地点Q。 反之，当b1=“0”, b1=“1”时， 传输门Ⅰ导 通，Ⅱ截止， 将Si接到地。
b1
b1
b2
b2 …
Ur ef 2R I1 S1 S2 R 2R I2 S3 R 2R I3 SN … … … 2R IN Q Io － ＋ RF 2R
Uo
图 6 - 18 倒置R-2R梯形D/A转换器
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2R
2R I0
I0 2R R I1 A
I12R R I2 B
I22R R I3 C
I3 VREF I
… …
…
…
生
产
控
制
对
象
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6.3
D/A 转 换 器
• D/A转换器即数/模转换器(Digital to Analog Converter), 其任务是将数字量转 换为模拟量。
• D/A转换器广泛用于信号处理中， 如数字 存储示波器的示波管显示器、 增益控制、 精密衰减器， 精密数控电源， 直接数字频 率合成器等等。
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为何要进行数模和模数转换？
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二、数模和模数转换器应用举例
数 四 模拟控制器 DAC 字 二、数模和模数转换器应用举例 路 控 模拟控制器 温度传感器 DAC 模 ADC 制 拟 模拟控制器 流量传感器 DAC 计 开 算 关 液位传感器 DAC 模拟控制器 数字 机 信号 物理量 模拟信号 压力传感器
FS
7 FS 8 6 FS 8 5 模 拟 8 FS 输出 4 值 8 FS 3 FS 8 2 FS 8 1 FS 8
D/A 输 出 1LSB
U red 1LSB N 2
理想 模拟输 出
0 0 00 0 01 0 10 0 11 1 00 1 01 1 10 1 11 数字 输入代 码
当输入数字量最低位变化时， 对应的模拟量 跳一个台阶，输出为阶梯波信号。
专用集成电路设计
6.3 D/A 转 换 器
6.4 A/D 转 换 器
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一、数模和模数转换的概念和作用
数模转换即将数字量转换为模拟电量(电压或电 流)，使输出的模拟电量与输入的数字量成正比。
实现数模转换的电路称数模转换器
Digital - Analog Converter，简称 D/A 转换器或 DAC。 模数转换即将模拟电量转换为数字量，使输出 的数字量与输入的模拟电量成正比。 实现模数转换的电路称模数转换器 Analog - Digital Converter，简称 A/D 转换器或 ADC。
各电流关系为： I1=2I2=22I3=…=2N-1IN
Ur ef 2R I1 S1 S2 R 2R I2 S3 R 2R I3 SN … …
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… 2R
2R
IN Q Io － ＋ RF
Uo
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流入运放总电流为：
U red Io Ii R i 1
模拟量输出为
N
bN U red b1 b2 2 N 2 R 2 2
从 A、B、C 节点向左看去，各节点对地的等效电阻均为 2R。
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2) 工作原理
由图可见，输出电压Uo为：Uo=-RF× Io
而Io视开关S1～SN的状态而定。S表示数字量控制 开关，当数字量为“ 0”时，开关接地，电流不流入运 放 ; 只有当数字量为“ 1” 时，开关接到运算放大器的 虚地点，其电流才流入运放而产生输出。
N N bN b1 b2 D 2 N bi 2i 故，U 0 KU ref bi 2 i 2 2 2 i 1 i 1
参考电压
Ur efLeabharlann 比例网络 … 二进制开关 …
DUr ef
输出放大器
Uo ＝KDUr ef
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b1 b2 b3
bN
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图 6 - 16 D/A转换器输入输出理想特性