数 字 控 制 计 算 机
DAC
多 路 开 关
功率放大
…
执行机构
…
功率放大 执行机构
加热炉
…
加热炉
ADC
多 路 开 关
信号放大
…
信号放大
温度传感器
…
温度传感器
7.2 D/A转换器
7.2.1 D/A转换器的基本原理 7.2.2 D/A转换器的构成
7.2.3 集成D/A转换器及其应用 退出
7.2.1R-2R 倒T形电阻网络DAC基本原理
uOR2f1V0RREF(29D928D821D120D0) V2R1E0F(29D928D821D120D0)
V＋
D9
RF
IOUT － ∞
AD7520
＋
IOUT ＋
uO
D0
VREF
…
图7-6 单极性输出数模转换应用电路
7.2.3 D/A转换器的主要性能指标
（1）分辨率 分辨率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨率为n位的
D/A转换器中，输出电压能区分2n个不同的输入二进制代码状 态，能给出2n个不同等级的输出模拟电压。
分辨率也可以用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压 的比值来表示。10位D/A转换器的分辨率为：
11 0.001
2101 1023
（2）转换精度 D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际值与理想值
低 位 （ LSB）
D
D
0
1
0
1
0
1
高 位 （ MSB）
Rf
D
D
2
3
△
i∑ －∞
＋
u
O
＋
0
1
0
1
S0
S1
2R
S2
S3
2R
I0 R 2R
I1 R 2R
I2
2R R
I3
A
I0
I1
B
C
D
I2
I3
I
＋VREF
图7-2 倒T形电阻网络原理图
电子模拟开关受输入二进制数D0～D3控制，随着D为0或1， 各开关分别处于图中0和1的位置。而无论S处于何位置，其电位 均为0(运放同相端接地， 反相端虚地)，这样，从图中A、B、 C、 D各节点向里看对地的等效电阻均为R，即
1、 采样/保持电路的基本原理
uI
V
模拟信号
输入
u t 取样脉冲
－∞
A＋
＋
C 保持电容
u o ,u i u i
u o uO
0t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t1 0 t1 1t 波 形 图
采样保持电路原理
采样是在在时间上连续变化的信号中选出可供转换成数字量的有限个 点。根据采样定理，只要采样频率大于二倍的模拟信号频谱中的最高频率， 就不会丢失模拟信号所携带的信息。 这样就把一个在时间上连续变化的 模拟量变成了在时间上离散的电信号。由于每次把采样电压转换成数字量 都需要一定的时间，因此在每次采样后必须将所采得的电压保持一段时间。 完成这种功能的便是采样保持电路。图出了采样保持电路的原理电路。
R A2R/2 /RR ,R B(R AR )/2 /RR R C(R BR )/2 /RR ,R D(R CR )/2 /RR
所以电路中的电流关系如下：
I VREF R
I3
1 2
I
1 2
VREF R
, I2
1 4
I
1 4
VREF R
I1
1 8
I
1 VREF 8R
, I0
1 16
I
1 16
VREF R
如果输入的是n位二进制数，则D/A转换器 的输出电压为：
u o V 2 R n( E d n 1 F 2 n 1 d n 2 2 n 2 d 1 2 1 d 0 2 0 )
7.3 A/D转换器
7.3.1 A/D转换器的基本原理 7.3.2 A/D转换器的构成
7.3.3 集成A/D转换器及其应用 退出
电子技术2
（数字部分）
渤海职业学院机电工程系电子教研室
编制:李仕卫(讲师) 审核:阎相环(高讲)
7.1 概 述
能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称 A/D转换器或ADC；能将数字量转换为模拟量的电路称为 数模转换器，简称D/A转换器或DAC。ADC和DAC是沟通 模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口。
V5
V DD 接支 路电阻R 2
V6
C V8 V9
V 7 01
AD7520外引线图
电子模拟开关
二、 AD7520 1) 单极性输出典型D/A电路
图7-6所示是由AD7520组成的单极性输出数模转换应用电路。 电路由AD7520与求和运算放大器组成，运算放大器接成反向比 例形式，反馈电阻RF利用AD7520内部提供的10 kΩ电阻，也可 另外再串接电阻。 由前面分析可知，此电路的转换关系为
2R 2R 2R
10k 20k
… R RR
R
R
VREF
AD7520的内部电阻网络结构
IOUT1 1 IOUT2 2 GND 3
D9 4 D5
8
D7 6 D6 7 D5 8
16 RF V
1 5 VREF
10
14 V＋
13 D0
12 D 1
D1
11 D2
10 D3 9 D4
V11
V2 V3
A V1
V4 B
流入运放反相端的总电流在二进制数D控制下的表达式为
i I3D3 I2D2 I1D1 I0D0
V2RREFD3 V4RREFD2 V8RREFD1 V1R6REFD0
输出电压
V24RRE（ F 23D3 22D2 21D1 20D0）
u O i R f R 2 fV 4 R R( E 2 3 D F 3 2 2 D 2 2 1 D 1 2 0 D 0 )
7.3.1 采样、保持、和量化及编码
一、 采样、保持电路
CPS
ui(t)
S
C
dn-1
us(t) ADC的数字 …
数字量输出
化编码电路
d1
(n位)
d0
ADC 输入模拟电压采样-保持电路 采样展宽信号
模拟电子开关S在采样脉冲CPS的控制下重复接通、断开的 过程。S接通时，ui(t)对C充电，为采样过程；S断开时，C 上的电压保持不变，为保持过程。在保持过程中，采样的 模拟电压经数字化编码电路转换成一组n位的二进制数输出。
由上式可以看出，此电路完成了从数字量到模拟量的转换。倒T
形电阻网络由于其各支路电流不随开关状态而变化，有很高的
转换速度， 因此在D/A转换器中被广泛使用。
7.2.2 集成D/A转换器AD7520电路结构和应用
DD D
0
1
2
…
DD
D
7
8
9
10k RF
…
Rf
IOUT1
…
IOUT2
2R 2R 2R 2R
之差，即最大静态转换误差。 （3）输出建立时间
从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值时所需要 的时间，称为输出建立时间。
本节小结：
D/A转换器的功能是将输入的二进制数字信 号转换成相对应的模拟信号输出。D/A转换器根 据工作原理基本上可分为二进制权电阻网络D/A 转换器和T型电阻网络D/A转换器两大类。由于T 型电阻网络D/A转换器只要求两种阻值的电阻， 因此最适合于集成工艺，集成D/A转换器普遍采 用这种电路结构。