D/A转换器种类很多,有权电阻网络D/A转换器、倒T型电阻网络D/A转换器和权电容网络D/A转换器等。下面我们介绍最常用的倒T型电阻网络D/A转换器。
4位倒T型电阻网络D/A转换器的电路如图13.2.1所示。图中由R和2R两种阻值的电阻组成倒T形电阻网络。D3D2D1D0为输入的4位二进制数,它们控制模拟开关S3、S2、S1、S0的状态:当Di=0时,Si接运算放大器的同相输入端;当Di=1时,Si接运算放大器的反相输入端。运算放大器接成反相比例运算电路,其输出为模拟量输出uO。UREF为参考电压,也叫基准电压。
图13.2.1 4位倒T型电阻网络D/A转换器
由于运算放大器工作在线性区,同相输入端接地,所以反相输入端虚地。因此,无论模拟开关置于何种位置,与Si相连的2R电阻总是接“地”。倒T型电阻网络的等效电路如图13.2.2所示。
图13.2.2 倒T型电阻网络的等效电路
分析图13.2.2所示电路可知,从每个节点向左看,每个二端网络的等效电阻为R。因此,基准电压提供的总电流I =UREF/R ,流过各开关支路(从右到左)的电流分别为I/2、I/4、I/8和I/16。
由于当输入数字量为0时,该支路上的电流流向同相输入端;当输入数字量为1时,该支路上的电流流向反相输入端,所以流向运算放大器反相输入端的总电流为
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运算放大器的输出电压为
若取RF=R,则D/A转换器的输出模拟电压为
如果电阻网络由n级组成,则D/A转换器的输出模拟电压为
例13.2.1 在图13.2.2中,已知RF=R,UREF=8 V,试分别求出当D3D2D1D0分别为0001、0101、1100和1111时输出电压uO的值。
解:根据式(13.2.2)可得
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