数字模拟转换

图9-3为T型电阻网络4位D/A转换器的原理图。图中电阻译码网络是由R和2R两种阻值的电阻组成T型电阻网络，运算放大器构成电压跟随器，图中略去了数据锁存器，电子开关S3、S2、S1、S0在二进制数D相应位的控制下或者接参考电压VR(相应位为1)或者接地 (相应位为0)。当电子开关S3、S2、S1、S0全部接地时，从任一节点a、b、c、d向其左下看的等效电阻都等于R。

下面利用叠加原理和戴维南定理来求转换器的输出U0。

当D0单独作用时，T型电阻网络如图9-4(a)所示。把a点左下等效成戴维宁电源，如图9-4(b)所示;然后依次把b点、c点、d点它们的左下电路等效成戴维南电源时分别如图9-4(c)、(d)、(e)所示。由于电压跟随器的输入电阻很大，远远大于R，所以D0单独作用时，d点电位几乎就是戴维南电源的开路电压D0VR/16，此时转换器的输出为

当D1单独作用时，T型电阻网络如图9-5(a)所示，其d点左下电路的戴维宁等效如图9-5(b)所示。同理，D2单独作用时d点左下电路的戴维宁等效电源如图9-5(c)所示;D3单独作用时d点左下电路的戴维南等效电源如图9-5(d)所示。故D1、D2、D3单独作用时转换器的输出分别为

利用叠加原理可得到转换器的总输出为

可见，输出模拟电压正比于数字量的输入。推广到n位，D/A转换器的输出为

T型电阻网络由于只用了R和2R两种阻值的电阻，因此其精度易于提高，也便于制造集成电路。但是，T型电阻网络也存在以下缺点:在工作过程中，T型网络相当于一根传输线，从电阻开始到运放输入端建立起稳定的电流电压为止需要一定的传输时间，当输入数字信号位数较多时，将会影响D/A转换器的工作速度。另外，电阻网络作为转换器参考电压VR的负载电阻将会随二进制数D的不同有所波动，参考电压的稳定性可能因此受到影响。所以实际中，常用下面的倒T型D/A转换器。

图9-6为倒T型电阻网络D/A转换器原理图。由于P点接地、N点虚地，所以不论数码D0、D1、D2、D3是0还是1，电子开关S0、S1、S2、S3都相当于接地。因此，图中各支路电流I0、I1、I2、I3和IR的大小不会因二进制数的不同而改变。并且，从任一节点a、b、C、d向左上看的等效电阻都等于R，所以流出VR的总电流为

而流入各2R支路的电流依次为

流入运算放大器反相端的电流为

运算放大器的输出电压为

若Rf=R，并将IR=VR/R代入上式，则有

可见，输出模拟电压正比于数字量的输入。推广到n位，D/A转换器的输出为

倒T型电阻网络也只用了R和2R两种阻值的电阻，但和T型电阻网络相比较，由于各支路电流始终存在且恒定不变，所以各支路电流到运放的反相输入端不存在传输时间，因此具有较高的转换速度。