DAC的工作原理详解

1.权电阻网络DAC

（1）电路结构。权电阻网络DAC电路如图9.3所示，其译码器由权电阻网络构成。

图9.3　权电阻网络DAC

n位二进制数字量是以并行输入方式加到DAC输入端，每一位输入数码di控制一个电子开关Si。当di=1时，电子开关Si接通基准电源UR；当di=0时，Si接地。

权电阻网络中的电阻值规律为：从最低位 （LSB）到最高位 （MSB），每一个位置上的电阻值都是相邻高位电阻值的2倍。

（2）工作原理。权电阻网络和运算放大器构成了一个加法电路，当di= “1”时，Si接通UR，电阻Ri中流过电流Ii；di= “0”时，Si接地，电阻Ri两端电压为0V，电流为0。

当d0= “1”时，流过该支路的电流为

……

当dn-1= “1”时，流过该支路的电流为

权电阻网络流入运算放大器的电流I为各支路电流之和，因此

式 （9.3）是权电阻网络的电流转换特性，其中UR/（2n-1R）为电流转换系数。

根据运算放大器求和运算的关系，当RF=R/2，则输出电压u0=URD/2n，对应电压转换系数为UR/2n。(www.xing528.com)

【例9.1】 在图9.3所示的权电阻求和网络DAC电路中，设基准电源UR=-10V，反馈电阻RF=R/2，输入二进制数D的位数n=6，试求：

（1）当最低位输入数码（LSB）由0变为1时，输出电压u0的变化量为何值？

（2）当D=110101时，输出电压u0为何值？

（3）当D=111111时，输出电压值（最大满刻度电压）u0=？

解 （1）当LSB由0变为1时，输出电压的变化量就是输入D=000001所对应的输出电压，其数值为

通过权电阻网络DAC，使输出的模拟电压与输入的二进制数字量成正比，从而实现了数/模转换。

权电阻网络DAC的优点是电路简单、概念清楚。缺点是权电阻的种类多，阻值范围宽，精度要求很高。因此，权电阻网络DAC仅应用于位数n较少的场合。

2.R—2R倒T形电阻网络DAC

（1）电路形式。如图9.4所示为一个R—2R倒T形电阻网络DAC，也是由电阻网络、电子开关、基准电压源UR及运算放大器构成。倒T形电阻网络的电阻均为R和2R，与权电阻网络完全不同。

（2）工作原理。图9.4中的电阻网络中有n个节点，由电阻构成梯形结构，从每个节点向左和向下看，每个支路的等效电阻均为2R。从基准电压源UR中流出的电流由节点A→节点B→…→节点E→地的过程中，每经过一个节点，就产生1/2的电流流入电子开关，所以流入各电子开关的电流比例关系和二进制数各位的权相对应，流入运算放大器的电流和输入数码的值呈线性关系，从而实现了数/模的转换。另外，无论输入数字信号是0还是1，电子开关的右边均为0电位，所以电路在工作的过程中，流过电阻网络的电流大小始终不变。R—2R倒T形电阻网络DAC的输出电压为

图9.4　倒T形电阻网络DAC

如果取RF=R，则输出电压u0=URD/2n，显然这时的输出电压仅与基准电压UR和电阻RF有关，从而降低了对R、2R等其他参数的要求，对于集成化十分有利。

R—2R倒T形电阻网络由于流过各支路的电流恒定不变，故在开关状态变化时，不需电流建立时间，而且在这种DAC转换器中又采用了高速电子开关，所以转换速度很高，在数模转换器中被广泛采用。