数模转换器的解码原理分析

数模转换器，又称D/A转换器，简称DAC，它是把数字量转变成模拟的器件。D/A转换器基本上由4个部分组成，即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。

解码原理

D/A转换的解码原理涉及到代数的基本定律，如下所示：

说白了就是任意一个非负整数A，都可以用一个t进制数表示。其中，t表示进制数，比如常用的t=2就表示二进制的进制数，n表示位数，ai即对应位数上的数值。

那么，如果将上式中的A换成要转换的模拟量，就可以看成是对多个较小模拟量t^n^加权求和得到，权值即为a ^i^ （i=0,1,2,...,n）。

权电阻网络D/A转换器

这里给出一种工作原理简明的权电阻网络D/A转换电路如下图所示：

权电阻D/A转换电路

图中权电阻和运算放大器构成了反相加法放大器，可得输出电压为：

在实际应用中，一般将Rf取成R/2，即得：

那么，就可以实现D/A转换。

T型R-2R电阻网络D/A转换器

如下图所示是一种实用的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特性，不论开关处于何种状态，S1~Sn的各点电位均可认为0（虚地或实地）。

那么，从右到左观察图中N、M、...、B、A各点，从各点向右看对地电阻都是R；从左到右分析，可得各路的电流分配，其规律是I R /2、I R /4、...、I R /2 ^n-1^ 、I R /2 ^n^ 。满足按权分布的要求，可得：

从而实现D/A转换。

集成D/A转换器类别及对比

目前集成D/A转换器按其制作工艺分，分为双极型和CMOS型两类。电阻网络有采用离子注入或扩散电阻条，高精度的D/A转换网络多采用薄膜电阻。

高速双极型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）可缩短到数十至数百纳秒。

CMOS型D/A转换器中采用CMOS模拟开关及驱动电路，这种电路制造容易、造价低，但转换速度不如双极型高。

审核编辑：刘清