D/A轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理

1.權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器

理想的運算放大器：開環(huán)放大倍數(shù)為無窮大，輸入電流為零(輸入電阻無窮大)，輸出電阻為零。

圖8.2.1是4權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的原理圖，由權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、4個模擬開關(guān)和一個求和放大器組成。

求和放大器接成一個負反饋運算放大器。

當(dāng)V+大于V-時，輸出V0為正;當(dāng)V+小于V-時，輸出V0位為負。

當(dāng)反饋電壓為R/2時，輸出電壓為：

輸出的模擬量電壓正比于輸入的數(shù)字量Dn，實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。

當(dāng)Vref為正電壓時輸出電壓V0始終為負值。

電路的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，電阻元件數(shù)少。

電路的缺點：各個電阻的阻值相差較大，當(dāng)輸入信號的位數(shù)變多后問題尤其嚴(yán)重。

2.倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器

電阻網(wǎng)絡(luò)中只有R、2R兩種阻值，電路設(shè)計方便。

求和放大器的反向輸入端V-電位始終接近零，則可將V-端看為“虛地”點。

輸出的模擬電壓與輸入的數(shù)字量成正比。

有效的克服了權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)電阻相差大的缺點。

3.權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器

權(quán)電流型中有一組恒流源。

每個支路的電流的大小不受開關(guān)內(nèi)阻和壓降的影響，降低了對開關(guān)電路的要求。

轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換誤差小。

4.開關(guān)樹型D/A轉(zhuǎn)換器

由電阻分壓器和接成樹狀的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)組成。

電阻種類單一，對開關(guān)導(dǎo)通內(nèi)阻要求不高;但是所用開關(guān)太多。

5.權(quán)電容網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器

并行輸入的D/A轉(zhuǎn)換器，利用電容分壓的原理工作。

轉(zhuǎn)換前需要將電容充分放電。(開關(guān)首先接地)

重要特點：

輸出電壓的精度與各個電容的電容量的比值有關(guān)，與電容量無關(guān)。

輸出電壓V0的穩(wěn)態(tài)值不受開關(guān)內(nèi)阻和參考電壓源內(nèi)阻的影響，因而降低了對開關(guān)電路以及參考電壓源的要求。

穩(wěn)態(tài)下權(quán)電容網(wǎng)絡(luò)不消耗功率。

缺點：輸入較多時，電容差很大。由于電容的充放電降低了電路的轉(zhuǎn)換速度。

6.具有雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器

D/A轉(zhuǎn)換器能夠?qū)⒁匝a碼形式輸入的正負數(shù)分別轉(zhuǎn)換為正負極性的模擬電壓。

構(gòu)成雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器的一般方法：在求和放大器的輸入端接入一個偏移電流，使輸入最高位為1而其他各位輸入為0時的輸出為V0=0;將輸入的符號反向后接到一般的D/A轉(zhuǎn)換器的輸入，就得到了雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器。

D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度

1.D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度：通常用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來描述轉(zhuǎn)換精度。

分辨率用輸入二進制數(shù)碼的位數(shù)給出。

分辨率表示D/A轉(zhuǎn)換器在理論上可以達到的精度

實際能達到的轉(zhuǎn)換精度由轉(zhuǎn)換誤差來決定。

轉(zhuǎn)換誤差表示實際的D/A轉(zhuǎn)換特性和理想的轉(zhuǎn)換特性之間的最大偏差。

造成D/A轉(zhuǎn)換誤差的原因：參考電壓的波動，運算放大器的零點漂移，模擬開關(guān)的導(dǎo)通內(nèi)阻和導(dǎo)通壓降，電阻網(wǎng)絡(luò)的電阻阻值偏差，三極管特性的不一致等。

2.D/A轉(zhuǎn)換速度

為獲得較快的轉(zhuǎn)換速度，應(yīng)選擇轉(zhuǎn)換速率較快的運算放大器，以縮短運算放大器的建立時間。