数模转换器,也称为D/A转换器,简称DAC,是一种将数字量转换为模拟量的设备。 D/A转换器主要由4部分组成,即重电阻网络、运算放大器、参考电源和模拟开关。
解码原理
D/A转换的解码原理涉及到代数的基本定律,如下:
说白了,任何非负整数A都可以用t基数来表示。 其中,t代表基数。 例如常用的t=2表示二进制基数,n表示位数,ai是对应位数的值。
那么,如果将上式中的A替换为需要转换的模拟量,则可以将其视为多个较小模拟量tn的加权和,权重为ai(i=0,1,2,... ,n)。
重量电阻网络D/A转换器
这是一个工作原理简单的加权电阻网络D/A转换电路,如下图所示:
重量电阻D/A转换电路
图中的权重电阻和运算放大器组成反相加法放大器,输出电压可得:
实际应用中,Rf一般取R/2,即:
然后即可实现D/A转换。
T型R-2R电阻网络D/A转换器
如下图所示,是一个实用的T型电阻网络D/A转换电路。
T型R-2R电阻网络D/A转换电路
在该电路中,由于运算放大器的虚短路特性,无论开关处于何种状态,S1~Sn各点电位均可视为0(虚地或实地)。
然后,从右到左观察图中的N、M、...、B、A点。 从每个点向右看,对地电阻为R。从左到右分析,可以得到各通道的电流分布。 规则为 IR/2、IR/4、...、IR/2n-1、IR/2n。 满足按权重分配的要求,可得:
从而实现D/A转换。
集成D/A转换器类别及比较
目前,集成D/A转换器按照制造工艺分为双极型和CMOS型两类。 电阻网络采用离子注入或扩散电阻条,高精度D/A转换网络多采用薄膜电阻。
高速双极D/A转换器目前大多采用不饱和晶体管电流模拟开关,其建立时间(稳定时间)可缩短至数十至数百纳秒。
CMOS模拟开关和驱动电路用于CMOS型D/A转换器。 该电路制造容易,成本低,但转换速度不如双极型。
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