第12章 模/数与数/模转换电路
三. 其他类型DAC
1. 权电流型DAC
电路结构与权电阻网络DAC类似，内部使用多个恒流源， 其大小依次为前一个的一半，从而构成“权结构”。
2. 权电容型DAC
仍采用权电阻网络DAC类似的电路结构，但用多个电容替 代了权电阻网络中的各电阻，且电容大小仍满足“权结构”。
1. 分辨率
DAC输入的最小有效数字“00…01” 和最大有效数字“11…11”分别对应 的输出模拟量的比值，即MSB和
分辨率
MSB FSR
1 2n 1
FSR对应的输出模拟量的比值。
VMSB VFSR
VREF 2n
1
VREF 2n
(2n
1)
1 2n 1
n 位DAC器件，常常直接把 “2n”或者“n位”称为分辨率。 例如：8位DAC的分辨率就是
第12章 模/数与数/模转换电路
二. 转换速度（建立时间）
DAC的转换速度通常用建立时间来描述，指从数字信号 输入DAC开始，到输出端对应得到稳定的模拟信号为止，整 个转换过程所需要的时间。
建立时间 tset 的定量： 从输入数字量发
生突变开始，到输出 模拟量进入与稳态值 相差±(1/2)LSB 范围 以内的这段时间。
255，或者8位。
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一. 转换精度 2. 转换误差
由于DAC电路内各环节不可避免地存在与理论性 能不一致的差异，因此实际的输出模拟量和理论输出 量之间存在一定误差，这种误差的最大差值称为DAC 的转换误差。
转换误差是一个综合性的静态指标，它通常包括 比例系数误差、非线性误差、漂移误差等多个成分， 这些误差的绝对值之和，就是DAC的转换误差大小。
★ 另一类内部还集成了运算放大器和参考电压源发生器。 使用更方便，转换速度也更快。
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12.3 A/D 转换器
12.3.1 D/A 转换原理
模拟信号
A / D转换器 数字信号 （模数转换器）
（ADC）
★ 直接ADC
通过一套基准电压与取样保持信号相比较，从而直接转换为
数字量。一般而言，转换速度较快，转换精度与基准电压设定精 度有很大关系。常见的有并联比较型ADC、逐次逼近型ADC 等。
第12章 模/数与数/模转换电路
12.1 概述 12.2 D/A转换器 12.3 A/D转换器 12.4 本章小结
数字电子技术基础
12.1
第12章 模/数与数/模转换电路
概述
模数转换器
（Analog - Digital Converter），简称A/D转换器、ADC 模数转换器一般属于系统的前级电路，完成模拟电
n1
…
uO k (Di 2i )
dn-1
i0
例如： (1101)2 1 23 1 22 1 20 8 4 1 13
输出模拟电压实际是不连续的，而是由一系列“台阶电压”组成。
其最小单位就是输入“00…01”所对应的模拟电压大小，就
是比例系数 k 的大小。
MSB：输入n位二进制数 的最高位；
LSB：最低位； FSR：最大输入数字量
“11…11”。
uO/V 7 6 5 4 3 2 1
001 010 011 100 101 110 111 D
第12章 模/数与数/模转换电路
一. 权电阻网络DAC 2. 工作原理
1. 电路结构
uO
RF
i
R 2
(I3
I2
I1
I0 )
I3
VREF R
d3
I2
VREF 2R
d2
I1
VREF 22 R
d1
I0
VREF 23 R
d0
10 10 10 10
uO
R 2
(VREF R
d3
VREF 2R
d2
VREF 22 R
d1
VREF 23 R
d0 )
VREF 24
(d3 23
d2 22
d1 21
d0 20
)
uO
VREF 2n
(dn1 2n1
dn2 2n2
d1 21
d0 20 )
VREF 24
Dn
一. 权电阻网络DAC 1. 电路结构
10 10 10 10
第12章 模/数与数/模转换电路
3. 器件特点
优点： 电路结构简单； 转换速度也比较快。
缺陷： 电路中电阻大小各不相
同，且差异很大，转换器 位数越大，这种差异就越 大。权电阻的阻值精度直 接限制了转换精度。同时 不利于集成化。
电子开关的导通电阻和 导通压降都会影响转换精 度和转换速度。
二. 倒 T 形电阻网络DAC 1. 电路结构
第12章 模/数与数/模转换电路
0 1 01 01 01
RRRR
第12章 模/数与数/模转换电路
2. 工作原理
外接电压VREF 输出的总电流：
I VREF R
i
I 2
d3
I 4
d2
I 8
d1
第12章 模/数与数/模转换电路
现在常用的集成DAC器件从内部组成上区分，有两大类： ★ 内部只包含电阻网络（或恒流源网络、电容网络等） 和电子开关。 使用时需要外接运算放大器和参考电压源，其转换
速度相对较慢，建立时间比第二类大一些。同时，要选 用高稳定度的参考电压源和低漂移高精度的运算放大器， 以降低转换误差。
I 16
d0
VREF R
1 (
2
d3
1 22
d2
1 23
d1
1 24
d0 )
uO
R i
VREF 24
(d3 23
d2 22
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
d1 21
d0 20 )
3. 器件特点
只使用两种阻值的电阻，易于集成，且转换精度提高很多。
倒 T 型电阻网络DAC的转换精度和转换速度，都优于权电 阻网络DAC，许多型号的集成DAC芯片都采用此结构。
★ 间接ADC
将输入的模拟信号首先转换为与其成正比的时间或频率，然
后再以某种方式将中间量转换为数字量，也常称为计数式ADC。 可实现很高的转换精度，但转换速度往往不如直接ADC。常见 的有双积分型ADC（V-T 变换型）、V-f 变换型ADC等。
信号到数字电信号的转换。
数模转换器
（Digital - Analog Converter），简称D/A转换器、DAC 数模转换器一般属于系统的后级电路，完成数字电
信号到模拟电信号的转换。
第12章 模/数与数/模转换电路
12.2 D/A 转换器
12.2.1 D/A 转换原理
d0 d1
DAC uO或iO
3. 双极性输出型DAC
实际工作中常常需要将带符号（可正、可负）的数字信号 转换为对应的模拟信号，此时就需要使用双极性输出型DAC。
第12章 模/数与数/模转换电路
12.2.2 D/A 转换器的性能指标 一. 转换精度
分辨率 表征DAC的理论转换精度。
转换误差 表示器件实际输出模拟量和理论输出量之间的偏差。