当前课程知识点：现代电子系统设计 > 第三章 模拟电路和模数混合电路 > 3.9 数-模转换器 > 3.9 数-模转换器
下面开始讲第三章第九节
数模转换器
数模转换器
它的功能是将输入的数字信号
转换为模拟信号的输出
那么模拟信号的输出有不同的形式
可以是输出电压
也可以是输出电流
或者是脉冲的宽度
输出电压的形式是最常用的
输出电流的形式
通常它的数模转换器速度比较快
而脉冲宽度是指输出是一个脉冲信号
但是它的脉冲宽度
可以代表数字的输入信号
那也就是说
虽然这个输出是一个脉冲的数字信号
但是它的宽度是可以连续调节的
因此也可以说它的输出就是一个模拟信号
它把数字量转换成了一个模拟的脉冲宽度
数模转换器它的应用范围
跟模数转换器它的应用范围是类似的
应用范围也比较广泛
在选择数模转换器的时候
它的性能指标是可以作为参考的
主要的性能指标有以下这五个
第一个就是分辨率
这是由它的输入的数字信号的位数
来表示的
通常位数越高
相对的输出信号的精度也越高
第二个就是它的精度
也就是它的误差
那么这个通常是用输出的模拟信号
与输入的数字信号对应的
理想的模拟信号之间的最大的差值
来衡量的
第三个就是响应时间
响应时间也是指从启动数模转换器
到它开始转换的时间
这个时间越快
那么它的速度相应的也会快一些
第四个就是转换速率
也就是数模转换器转换一次数据
所用的时间的倒数
那么转换的时间越短
转换速率就越高
最后一个是输出信号的范围
这个输出信号的范围
通常是由它的参考的电压决定的
尤其是对于输出是电压的情况
数模转换器分类
数模转换器的种类比较多
常用的大概有这几种
第一种是R-2R梯形网络型
第二种是二进制全电阻或者是全电流型
第三种是过采样型或者是ΔΣ型
第四种是脉宽调制型
通常应用较多的是R-2R梯形网络型
二进制全电阻型
还有就是ΔΣ型
下面我们对它的电路结构
做一个简单的介绍
首先是R-2R梯形网络型DAC
它是由R和2R电阻的梯形网络
以及寄存器开关
和一个运放组成的电压放大器组成
那么它的典型的特点就是
有一个R和2R组成的一个网络
那么这个网络里头有一些电阻
通过这个网络的电阻
可以将输入的电流I转换为N路的电流
那么这N路电流的大小
分别对应每一位数字的输入信号
然后这个大小分别是I除以2的N次方
数字输入信号进入寄存器以后
控制对应的开关
闭合或者打开
闭合的时候
就将对应的电阻网络上面的电流
接入到运放的输入端
然后通过相加以后
然后再被这个放大器进行放大
得到一个输出的电压
从而将数字的输入信号
转换为输出的电压信号
二进制全电阻型
这种DAC它的原理
跟前面的R-2R型原理是类似的
它也采用一些电阻
这些电阻总共有N个
那么它们的大小是2的N次方R
通过这些电阻将输入的参考电压
转换为多路的输入电流
数字的输入信号控制开关打开或者闭合
从而将对应的电流
输入到运算放大器组成的放大电路
然后将这些电流之和转换为输出的电压
所以就将数字信号
转换为了输出的电压信号
过采样型DAC
也就是ΔΣ型DAC
那么它的思想是这样子
首先将N位的输入的数字信号
通过高速的采样或者是插值
变为K乘以N倍的数字信号
然后再通过滤波器将一些数据位丢弃
最后得到M位的数字信号
这时候输出的M位的数字信号
比中间的K乘以N倍的数字信号的位数要少
但是比原始的
输入的数字的N位信号位数要多
通过这种方式
它就可以提高数字输入信号的位数
然后最后在M位的数字输出信号
通过一个DAC转换为模拟的输出信号
从而使输出信号的精度得到提高
那么电路的结构包括四个组成部分
第一个是数字插值滤波器
第二个是数字调制器
第三个是M位的DAC
最后一个是模拟滤波器
N位的数字信号输入插值滤波器以后
通过高速的采样
得到K倍的这个数字信号的输出
然后数字调制器再丢掉一些数据
得到M位的数据输出信号
最后M位的数字输出信号
通过M位的DAC得到模拟输出信号
再通过滤波器得到一个
更精密的一个模拟输出信号
这种DAC就是通过一个过采样的思想
来提高输出的模拟信号的精度
实际的DAC
可以从TI或者是AD公司查询得到
那么TI的DAC 这儿举了一些例子
比如说R-2R梯形网络型的精密DAC
主要有四种
还有就是电流型的DAC
那么它主要的特点就是速度比较高
感谢您的观看
-课程简介
-1.1 电子系统简介
-1.2 现代电子系统举例
-1.3 现代电子系统的组成
-1.4 现代电子系统设计方法
-第一章 作业
-2.1 传感器定义
-2.2 传感器的分类和性能指标
-2.3 常用传感器介绍
-2.4 常用执行器介绍
-第二章 作业
-3.1 模拟信号处理简介
-3.2 信号放大和隔离电路
-3.3 滤波电路
--3.3 滤波电路
-3.4 运算电路(一)
-3.5 运算电路(二)
-3.6 电压比较器
-3.7 功率放大电路
-3.8 模-数转换器
-3.9 数-模转换器
-第三章 作业
-4.1 直流电源简介
-4.2 线性稳压电源
-4.3 开关稳压电源
-第四章 作业
-5.1 微处理器简介
-5.2 微处理器和片上系统的发展历程
-5.3 微处理器分类
-5.4 微处理器和片上系统举例
-5.5 微处理器和片上系统硬件结构
-5.6 外围接口和设备
-5.7 嵌入式软件开发方法
-5.8 嵌入式操作系统
-5.9 外围设备应用程序开发简介
-第五章 作业
-6.1 TM4C123 简介
-6.2 TM4C123 实验板
-6.3 TM4C123 软件开发
-6.4 TM4C123 实验举例
-第六章 作业
-7.1 PSoC简介
-7.2 PSoC实验板
-7.3 PSoC软件开发
-7.4 PSoC实验举例
-第七章 作业
-8.1 FPGA简介
-8.2 FPGA的发展趋势
-8.3 FPGA的特点
-8.4 FPGA的结构
-8.5 FPGA结构举例
-8.6 FPGA设计工具和方法
-8.7 QuartusⅡ集成开发环境
-8.8 DE2-115实验平台简介
-8.9 Verilog硬件设计语言
-- 8.9.8 设计仿真
-8.10 数字电路设计与仿真举例
-第八章 作业
-9.1 SOPC简介
-9.2 Nios II 微处理器简介
-9.3 Avalone总线简介
-9.4 SOPC设计方法简介
-9.5 SOPC设计举例
-- 9.5.1 设计内容
-9.6 Nios II 软件设计
-第九章 作业
-10.1 实验内容与要求
-10.2 实验设备与器材
-10.3 注意事项与调试方法
-10.4 实验结果展示
-第十章 作业
-期末考试
--期末考试
