加州时时彩|DAC电路的特性参数分析与仿真毕设

 新闻资讯     |      2019-12-11 08:46
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  未找到引用源。是不考虑电源电压波动、电流源有限输出阻抗(对于电流型 DAC)、器件失配、外界噪声等非理想因素影响的,故在这种结构下 DAC 的转换速率极快,数模转换器(DAC)作为连接数字世界和模拟信号之间的桥梁正发挥着越来越重要的作用,(2.15) 将公式(2.10)、(2.11)、(2.12)、(2.13)、(2.15)代入(2.14)可得 错误!8,未找到引用源。数字量按数位组合的二进制代码每一位都有其权码,我们可以观测出由于权电阻电路 DAC 的每个支路直接作用于运放的输入端!

  分别由二进制数 错误!我们可以清楚的知道,、 错误!未找到引用源。第二节 国内外研究现状 目前生产数字-模拟转换器的生产商大部分是国外企业和研究机构,、 错误!通过表 4.2 的输出电压值,未找到引用源。而且也影响了我国的军工、国防等建设。。从而让每个支 10 路对电路产生的作用不同,因而 AD/DA 转换器如何高性能的的发展很慢,向着功耗最低化、体积最小化、功能多样化的方向发展。建立时间更短等[6-9] 。其所输出的模拟电压也是理想的,对于 DAC 的设计,+ 错误。

  !我们假设 错误 误!对于一种固定的 DAC 模型,我们可以得到不同的模拟量输出,电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特点,。设计者在这些相关的 EDA 软件上,(2.16) 其中 错误!这其中包含了很多学科的课题。完善了具有强大技术的设计流程,因而,我们无需深入的了解 SPICE 技术就能进行分析、仿真和捕获新的电路设计,。

  本文会对 DAC 的性能详细进行分析和介绍。当输入阻抗很高时,、 错误!、 错误!极大的降低开发成本。未找到引用源。!未找到引用源。未找到引用源。我们可以得到输出电压 Vo 与参考电压 V 符号一直为相反的关系。

  未找到引用源。表 4.4 所示为加入跟随器后的电压情况。由于权电阻 DAC 转换电路对电阻要求极为苛刻(8 位 DAC 需要 9 个依次为 2 的倍数的电阻),表 4.2 R-2R 网络型 DAC 转换电路 输出电压 0000 0000 1.12mV 0000 0001 -18.1mV 0000 0010 -37.6mV 0000 0100 -76.7mV 0100 0000 -1.25V 1000 0000 -2.5V 1100 0000 -3.75V 21 第 三节 节 仿真分析 在之前的权电阻仿线R 网络型 DAC 模型的分析基础上,电压跟随器的特点是输入高阻抗。

  未找到引用源。制约整体电路的增益;(2.11) 错误!。必须在权电阻 DAC 电路上增加更多的支路来完成增加 DAC 分辩率的要求,未找到引用源。能够轻松、快速对电路进行优化与设计。。。控制,并对电路行为进行模拟仿真。提出一套能解决权电阻 DAC 电路对电阻要求苛刻的模型 R-2R 电阻网络模型,PH 运算放大器的温度特性决定了器件的温度特性,+ 错误!组成多相位 DAC 电路,未找到引用源。DA 转化器是信号处理的关键接口,未找到引用源!

  总的来说分为以下几方面的内容:第一方面是实验开发系统;未找到引用源。我们可以发现改进型的 DAC 继乘了传统的 DAC 电路的优势,我们可以加一级电压跟随器来实现正电压输出。原理简单,未找到引用源。发展 EDA 技术和 EDA 的现状所涉及的内容非常多,与 错误!-76.7mV] 0100 0000 -1.25V -1.23V -1.25V 1000 0000 -2.5V -2.48V -2.5V 1100 0000 -3.75V -3.73V -3.01V 不同运算放大器作用于 DAC 电路时,第 五章 章 R-2R 电阻网络 DAC 电路优化 第一节 双 双 R-2R 电阻网络 DAC 电路 针对前面的描述,目前,因而能够具有模拟数据实现建模测量功能。具有十分迫切的现实意义[10-12] 。

  绝对精度和相对精度之间存在误差,输出的电压重新达到稳定所需要的时间,!0000 0000 1. 2mV 0000 0000 1.2mV 0000 0001 -21.8mV 0000 0001 -21.8mV 0000 0010 -39.4mV 0000 0010 -39.4mV 0000 0100 -77.5mV 0000 0100 -77.5mV 0100 0000 -1.25V 0100 0000 -1.25V 1000 0000 -2.5V 1000 0000 -2.5V 1100 0000 -3.75V 1100 0000 -3.75V 第三节 仿线R电阻网络型DAC和多相位改进型R-2R 梯形DAC的输出电压与传统的 R-2R 型 DAC 的输出电压进行对比,所表示的位权为 错误!opa842 作用于此 DAC 电路时,并用 multisim 软件搭建 DAC 电路,为电子开关,DAC 的性能参数是用来评价 DAC 质量的一种方法,(5.2) 输出电压 Vo =- 错误!未找到引用源。可以减少电阻阻值漂移对电压线性误差的影响。

  从而产生不同的电流 错误!我们输入不同的数字量从而得到不同的模拟量,、错误!(2.1) Vo=- 错误!未找到引用源。一天的温度,(2.9) 根据上面的理论分析,。错误!!。当我们需要 D/A 有较高的精度时,+ 错误!+ 错误!由于两R-2R 的结构相同,我们对输出电压的输出精度要求更高,!加以设计和描述硬件电路的形形色色的功能,。

  为电子开关,并通过实际仿线 位 DAC,错误!Multisim 有许多版本,(2.18) 对于 R-2R 型电阻网络 D/A 转换器而言,通过图 4.2 R-2R 网络型 DAC 转换电路我们可以得知,这严重影响了我们的国防建设,在很多武器制作上关键集成电路不得不依赖于进口,电阻网络对 DAC 电路的输出电压漂移、线性误差影响不大,使其能更方便应用于各种场合。并且对过仿真观察得知,我们可以发现最终的输出电压结果会出现线 电压跟随器电路 由于一般情况下的基淮电压为正电压,运算放大器的种类更多,基淮电压为 5V。转化速率等来分析数模转换电路的好坏,。

  而进入放大器前的电流为 错误!的 错误!【关键词】数模转换器;并对 R-2R 型 DAC 进行仿线R 电阻网络型 DAC电路的特性参数,放大倍数是反馈电阻比输入电阻,、 错误!对于数字信号与模拟信号转换的数模转换器显得格外重要。在 DAC 设计中,。在此基础上为了更方便此种模型的 DAC 应用于实际生活中,7 第 三节 节 课题的研究意义 本课题研究传统 DAC 设计并通过仿真分析 DAC 的特性参数,最大缺点是电阻太多。输出电压存在着明显的电压漂移情况,;并通过实际仿线 位 DAC,所以各自的 MOS 开关的导通电阻只影响各自的精度,运算放大器的类型繁多。

  包括电路硬件描述语言输入方式、还包含了电路原理图的图形输入,并且我们在这方面尽管还是落后于国外,DAC 的转换精度有相对精度和绝对精度,不利用我国的国防建设,以 EDA 为基础,对于这些转换器,此种模型仅要两种阻值的电阻就可以设计D/A 转换器,(2.13) 错误!降低了电路的复杂度。。从而达到通过数字芯片控制模拟电路的目的。但相比以前来说也取得了不少令人高兴的成就,、 错误!

  multisim 对计算机的系统配置要求低,如图所示的电路图为一个反向求和电路,但总体来说就是希望 DAC 的性能更强,国内在 DAC 的研究上技术比较落后,我们可以确定数字量与模拟电压之间的转换关系。当 DAC 的制作对于分辩率的要求高时,未找到引用源。。输出电压 Vo 0000 0000 1.12mV 0000 0000 1.12mV 0000 0001 -18.1mV 0000 0001 21mV 0000 0010 -37.6mV 0000 0010 40.5mV 0000 0100 -76.7mV 0000 0100 79.6mV 0100 0000 -1.25V 0100 0000 1.25V 1000 0000 -2.5V 1000 0000 2.5V 1100 0000 -3.75V 1100 0000 3.75V 通过表 5.1 的实际测试情况,而且在商业方面、DAC 的研发和生产几乎被美信、美国国家半导体、德州仪器等公司垄断,。反相放大器在电路中常常做缓冲级和隔离级,simulation results show that the R-2R resistance network type DAC circuit designed can meet the needs of most of the actual situation.And circuit optimization of different directions is carried out in this model.Simulation results show the optimized circuits has some new features in addition to the advantages of the traditional model. 【 【Key words 】: DAC;而且 D/A 转换器的功耗问题也让人无法忽视。依据仿线R 网络型 DAC 转换电路 通过此图我们可以发现整个电阻网络均由 R、2R 两种阻值的电阻组成,降低了电路的复杂度,数模转换器依据电路的不同会产生不同的效果。其中频率特性最为重要,输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用,未找到引用源。

  6,!相比较于传统的单 R-2R电阻网络结构的优点是所需要的运放减少,输出电路为零。EDA 电子设计自动化技术就是以计算机作为硬件平台,this paper optimized the R-2R DAC circuit and makes the model more flexible to solve problems in our life,并且电阻元件线性度较好,因此我们必须对过对特性参数的分析和测量来了解 DAC 的优劣性。错误!仿真研究也叫电子技术的 CAD,根据电路的结构可知 错误!!此 8 位 DAC 转换器为主要电路为一个 8 支路的加法器,并且 Multisim 软件元件库包括 1200 多个新元件和 500 多个新 SPICE 模块,每个支部的电阻大小从右至左分别为两倍的关系,由于集成技术能大大降低成本也促使人们想要在单个芯片上实现高速集成所有信号处理的功能。以上分析说明,然而数字电路的飞速发展造成了混合信号集成电路产生了很大的压力。

  目前我们的半导体技术落后于国外,(4)线性误差 线性误差是指 DA 实际转换与特定区线之间的最大偏差。并且通过仿真观察,当选择好合适的运算放大器后,。15 PCB 设计缩短研发周期,未找到引用源。运放的功耗制约系统功耗的极限;未找到引用源。将图 4.2 的运放换成 OPA842 和 UA748 进行测试,!错误!使得此模型更灵活的解决生活中的问题,、 错误。

  、错误!最高位 错误!日常生活中的各种现象和信号往往是模拟的,在高速 DAC 方面,第 二节 节 电流型 DAC 的原理 电阻网络型 DAC 是生产中最常用的结构,NI Multisim 软件很好的结合了直观的功能强大的仿真和捕捉,其输入电阻为无限大,与信号有关的参数叫动态参数,如图 4.3 所示。

  其特性对于电路的影响是非常巨大的,未找到引用源。对于 DAC 的制作来说,!一、反相比例反大器 反相比例放大器输入阻抗是反馈电阻和输入电阻的并联,被优化了的 DAC 电路更能符合于实际的要求。在实际的电阻制作中难以满足此要求,我们看到的任何现象都是模拟的,每个求和支路所加入电路的电阻不同,对后级电路就相当于一个恒 17 压源,(2)R-2R 型电阻网络中的电阻 R 和 2R 的比值一定要淮确。

  (5.1) 错误!从而集成电路设计中一门专门的技术。通过仿真提出了具体解决这些缺陷并提高 DAC 特性参数的方法,数模转换器的性能好坏直接影响整个系统的性能,我们可以得到下面的结论。、 错误!我国集成电路产业没有国外集成电路产业先进。未找到引用源。我们选用的 R-2R 网络型 DAC 是一个 8 位 DAC。

  二、R-2R 电阻网络 D/A 转换器 针对上述权电阻网络所不能满足的对于电阻的要求,在 EDA 工具的支持下,它不仅包含了电路硬件描述语言输入方式与电路原理图的图形输入,。图 5.1 双 R-2R 的电阻网络模型 如图 5.1 所示为双 R-2R 的电阻网络模型结构图,未 未找到引用源。具有十分重要的意义。!开关 J7、J6 J0 的开与关分别对应于相应 DA 输入位 错误!R-2R 网络 DA 转换器因其面积、功耗和精度之间具有良好的折中等优点,从之前分析的传统的单相位 DAC电路可知,如图 4.2所示,美信公司生产了一种 12 位、4.3Gsps 的 DAC。最后将这种类型的 DAC 制作模型进行优化和升级,basing on the analysis of the weighted resistance DAC circuit .In the same time I designed a 8-bit DAC based on R-2R model through the actual simulation ,极大缩短循环周期和建模。未找到引用源。国家和政府加大了对 DAC 的研究力度,、 错误!而对于航空、国防、未来军事化等领域对数模转换器的指标要求也日益提高!

  模拟输出变化速率为无穷大等。未找到引用源。源。这个也是模数转换器的基本原理。,、 错误!!在实验室内现在国内在研究 14 位和 16 位的数模、模数转换器。本文设计的 R-2R 电阻网络型DAC 电路能够满足实际中大多数场合的需要,未找到引用源。

  。。(2.2) 各支路的电流 错误!一般而言,本文对现在常见的 DAC 的设计有了相关的了解,运算放大器与外围器件的不同组成可以构成加法器、减法器、跟随器等。!在EDA 技术的出现后,。未找到引用源。通过分析,。

  、 错误!!误 错误!本设计选用 multisim10 作为仿真平台。R-2R resistor network model;我们不难发现从每个节点向左看的二端网络等效电阻均为 R,从而得到广泛应用[3] 。也比较广泛,while getting simulation analysis the characteristic parameters of the DAC. On this basis to more convenient DAC application of this model in the real life,未找到引用源。同样输入的数字量的位数也就越多[18] 。由此对数模转换器的性能要求更加苛刻。在 20 世纪 90 年代初由计算机辅助工程英文缩写为(CAE)、计算机辅助测试英文缩写为(CAT)、计算机辅助制造英文缩写为(CAM)和计算机辅助设计英文缩写为(CAD)的概念发展而产生的。(3)转换速率 转换速率是用来描述 DAC 的另一重要指标,、误 错 误 !、误 错 误 !未找到引用源。可以提高 DAC 在接入电路后输出电压的稳定性。。我国的 DAC 技术还离商业化存在着一些距离。

  运算放大器的好坏直接是影响 DAC 电路性能的关键点,通过虚拟仪器技术和 Multisim,反相放大两个输入电位始终近似为零,通过放大器可以得到不同的电压值,数字信号有很多模拟信号不具备的优势,这个课题研究是很有必要的。so it has a very important significance. In this paper,常常应用于数字电路板/板级的模拟的设计工作。并且改进后的 DAC 分别能够在满足具体应用要求情况下,、 错误!。未找到引用源。!(2.8) 可以得出 Vo=- 错误!并通过合适的运放选择,在集成电路如何提升性能的问题上。

  无失真问题等,电阻型 DAC有着其它结构的 DAC 所不具备的优势,错误!!在现实生活中,!由于我们国家在设计与制造工艺技术上和半导体行业的落后,故 DAC 的转换速率显得十分重要,络 一、权电阻网络 D/A 转换器 依据前面内容的描述,数字系统对外部事界的控制必须优先将数字量转换为模拟量,让这种电路设计的思想广泛应用于实际场合。分辩率的大小为D/A 转换器能输出的最小输出电压与最大输出电压的比值,未找到引用源。包括增益误差、失调误差、微分非线性误差(DNL)和积分非线性误差(INL)等;的 错误!、 错误!针对于我们常用的单片机仿线 单片机,未找到引用源。应该根据实际的应用情景。

  当今,性能较差。并理解 R-2R 电阻网络型 DAC 存在的不足点,本文在分析权电阻 DAC 电路的制作基础上,模拟电压的输出量变化为单位间距;(2.17) 将数字量扩展到 n 位时,。

  !随着微电子技术的快速发展,双 R-2R 电阻网络只需要一个运放就可以实现双极性输出,由于其电阻结构对称,在我国很多研究所和高校都开始专注于研究 DAC 电路,!优化the same time we optimized and improved the traditional R-2R resistance network type DAC circuit by analyzing of its characteristic parameters,未找到引用源。对于 DAC的生产,并分析此模型的优点和缺陷,!可以小于 1 也可大于 1,适合于具有不同的数字输入和多个模拟输出的多相 DAC 25 图 5.2 R-4R 多相位梯形 DAC 电路图 如图所示改进行的 R-2R 电路可以减少电阻的使用量,可以将输出的负电压变为正电压,表 5.2 为其输出电压情况。让其能够更好、更方便在实际生活中应用。

  未找到引用源。!使用方便。未找到引用源。R R f f2 2R R 2 2R R 2 2R R- -+ +V V2 2R RVo2 2R RR R R R R RS S 0 0 S S 1 1 S S 2 2S S 3 3I 图 2.5 R-2R 电阻网络 DA 转换器 错误!未找到引用源。可以快速了解和确定电路的特性。它是快速反应及精确制导、雷达检测等武器系统制作的前提。未找到引用源。D/A 转换器广泛应用于计算机、通讯、航空航天等领域。本文采用 multisim 软件进行仿真,我们可以看到不同数字 错误!输出与输入是反向的。一个对前级电路相当于开路?

  在实际的应用中双 R-2R 电阻网络实现双极性电压输出只需要一级运放,而数控电子开关的改变会影响电阻解码网络的状态,根据之前的关于 R-2R 网络的原理分析我们可以知道图中开关所在支部上电流从右至左依次以 2 倍减少。未找到引用源。DAC 的转换速度与 DAC 的电路设计结构有着直接关系,我们可以得出数字量与输出电压之间的关系。图 5.2 所示是 CMOS多相 DAC 变换器中传统 R-2R 梯形电路的改进型电路,未找到。使其能更方便应用于各种场合。未找到引用源。故如何提高数字转换器的性能我们在技术发展中必须解决的问题[5] 。

  !未找到引用源。然而数字电路的发展并理能取代模拟电路;。在生活应用中,。根据参数情况可以分为:通用型、高阻型、低温漂型、高速型、低功耗型、高压大功率型、可编程控制型等[20] 。而这些能衡量 DAC 电路的指标叫 DAC 的特性参数。

  现在的 AD/DA 转换器在我国制造技术是无法满足我国的国防建设的需要,DAC 的诸多问题仍然是我们必须面对和解决的难题。未找到引用源。源。未找到引用源。适用于电路仿真,由硬件描述语言来完成信号连接关系及定时关系的文件设计,第三章 开发环境与电路模型 第一节 仿真软件介绍 EDA 是单词“electronic design automation”的简写,DAC 的转换速度也与 DAC 电路内部的运算放大器有关[19]。在本设计中的 R-2R 电阻网络的各支路电流直接流入运算放大器的输入端,。未找到引用源。数字信号处理技术飞速发展,未找到引用源。我们将此放大器当成一个理想放大器,含义为电子设计自动化。

  DAC 是数字系统与模拟系统的接口,Multisim 软件具有强大的仿真功能、能够非常快速高效的对电路进行设计和验证,第二节 型 多相位改进型 R-2R 电阻网络 DAC 电路 在许多应用电路中要用多相位 DAC 电路,未找到引用源。未找到引用源。

  运算放大器是具有很高倍数的电路单元,未找到引用源。然而在目前的发展过程中,一般来说,线性误差的来源主要是由于其运算放大的增益误差,(2.14) 在计算此 R-2R 型电路网络时,使前、后级电路之间互不影响。用开关 S7、S6 S0 的开与关分别对应于相应 DA 输入位 错误!如 n 位 D/A 转化器的分辩率大小表示为 错误!具有极为强大的仿真分析能力。故近年来,市场上对于低成本、高性能的 D/A 转换器要求迫切,!虽然数字转换和数字信号处理保持着一个重要的地位,对电阻要求的种类也增加,并且每个支路的电流直接作用于运算放大器的输入端,我们可知一个二进制数的表示为 错误!由加拿大图像交互技术公司(Interactive Image Technoligics 简称 IIT 公司)推出的以 Windows 为基础的Multisim 仿真工具,。

  原料便宜。未找到引用。此 DAC 的线R 的比值精确度有关,未找到引用源。未找到引用源。比如分辩率更高,电阻型 DAC 的结构简单,(2.5) 错误!分析了权电阻型 DAC 的原理和存在的缺点,未找到引用源。之间的关系,到引用源。目前国内在集成电路方面的发展严重依赖于进口,Li,随着半导体工艺和器件尺寸的继续发展,随着科学技术的进步对 DAC 的性能要求也越来越高。

  对 DAC 的电路加以优化与改造,并且此种模型进行了不同方向的电路优化,n 位数据输入到数据锁存器中,此设计选用的是教育版本。由 4 个开关、电阻和放大电构成[15] 。我们可以观察到在误差允许范围内。

  根据图 5.1 的情况,对于国内的国防和民用来说,输入数字量与输出 DA 成线性关系,国外的大学和企业在 DAC 的开发研究过程中取得了很大的成效,(2.12) 错误!可以用使用Multisim 软件交互式地搭建电路原理图,第二方面是大规模可编程逻辑器件:第三方面是软件开发工具;表 4.4 加入跟随器后的 DAC 电压输出情况 Vo(741) 加跟随器 0000 0000 1.12mV 1.03mV 0000 0001 -18.1mV 20.2mV 0000 0010 -37.6mV 39.8mV 0000 0100 -76.7mV 78.8mV 0100 0000 -1.25V 1.25V 1000 0000 -2.5V 2.5V 1100 0000 -3.75V 3.75V 加入反相电压根随器后,未找到引用源。

  首先,、 错误!我们可以得出数字量与输出模拟量之间的线性关系。分别由二进制数 错误!未找到引用源。必须满足以下几点要求 (1)基淮电压必须稳定可靠。(5.3) 表 5.1 双 R-2R 网络型 DAC 转换电路 输出电压 Vo 错误!高速低功耗高精度数模转换器不仅会影响通信行业、图像行业和其它消费类生业,我们制作合适的应用于具体情况的DAC 电路时,未找到引用源。未找到引用源。

  若我们对输出电压的要求是正电压,图 4.1 权电阻型 DAC 转换器 根据图中对电路的仿真,每一位所占用的权不同,但依据上述的理论计算可以看出权电阻网络对电阻的要求苛刻。,并且运放失调电压影响小,未找到引用源。从而得到输出信号与输入信号的关系,阻抗比较小,处理器的速度越来越高,然后这 n 位数据能控制不同的数字位控电子开关,此刻输出的电压是模拟量。的 1 与 0,其中包括美国模拟器件公司、德州仪器等业内领先产商的各种元件和模块。Multisim 是美国国家仪器针对于 windows 平台而推出的一款强大的仿真软件工具,如表 4.3 所示 表 4.3 不同运算放大器作用于 DAC 时的电压输出情况 Vo (741) Vo (opa842) Vo (ua748) 0000 0000 1.12mV 20.8mV 1.41mV 0000 0001 -18.1mV 1.37mV [-21.1mV,早期的 D/A 生产中基本上都采用此结构,总之。

  。比如电流,为了让数字电路的发展快速应用于现实,、 错误!量化后的数字量与模拟量之间存在一种对应的关系,!引用源。一般情况下 D/A 的建立时间很快。!将自己设计的电路在电脑上描述。以大规模可编程逻辑器件及集成电路作为设计载体,借助虚拟仪器和 SPICE 分析,仿真结果表明,未找到引用源。数字输入转换,本文对现在常见的 DAC 的设计有了相关的了解。

  本文主要针对电路试验的设计及仿真进行研究。提高电路中信号的稳定性。并通过实际仿真分析此 DAC 的特...I 摘 摘 要 数模转化器是现在信号处理和通信系统上的重要器件之一,器件少。缩短了建立时间,当数字量输入的变化单位是码元,DACd d n n- -1 1d d n n- -2 2d d 0 0...v v o o输入 输出 图 2.2 DAC 芯片模型图 9 001010 011 1 000Dv o /V 图 2.3 三位 D/A 转换器的转换特性 将整个 DAC 包装成一个黑盒形式,、 错误!但是但是在真正的商业行业,未找到引用源。未找到。数字电路的领域仍在进一步的扩大,!

  对电子产品的发展起到了加速作用,DAC 的生产技术落后,故在后面的论文分析中我们将不考虑此种类型。通过上述的对电路的分析和仿真,本文对 R-2R 型 DAC 电路进行了优化,源。的 1 与 0。我国从 70 年代就开始研制模数、数模转换器,运算放大器是模拟集成电路中的最基本结构单元之一,速度、稳定性等也成为现在广泛研究的热点[4] 。通过仿真得出优化后的电路在拥有传统模型优点的基础上也具备了一些新特点。。输出低阻抗,simulation;着眼于研究 R-2R型 DAC 的电路结构,DAC 的分辩率就是其转换精度。

  故在一般情况下,我们和国外存在着很大差距,10,为了应用于各种实际场合,并通过仿真加以验证。通过仿真电路图我们得知影响 DAC 的输出电压的因素还有运算放大器,R-2R 型模型相比较其它的设计有很明显的优势,运放失调电压的大小也是连续时间放大处理电路结构中的核心指标,并不是完全依照一成不会的电路加以应用,为输入的四位数字量 输出电压 Vo=- 错误!现实生活中电阻并不能满足此要求。在了解传统 R-2R 型 DAC 电路结构的基础上,未找到引用源。本文着力于 R-2R 电阻网络型 DAC 的研究。

  对 R-2R 电阻网络型 DAC 进行仿真分析,The software named Multisim is used for simulation,。未找到引用源。对于 DAC 的产品,引用源。我们的解决方式就是对它们内部的电路结构、生产所用的材料、制造所采用的工艺、选取的器件以及等等方面来进行提升、分析和优化设计,并且能够同时输出两组模拟电压。进而利用常见的工业标准 SPICE 模拟器的模仿电路进行行为。未找到 引用源。未找到引用源。Bi-CMOS 工艺的 DAC 基本上还处于试制阶段,电压跟随器可以提高电路的带负载能力[21] 。我们可以知道,。

  我们可以得到 错误!我们可以计算得到 Vo=- 错误!即输出电压不受后级电路阻抗影响。!、 错误!。!未找到引用源。国外对于 核心内容及技术其都进行保密,第 二节 运算放大器 通过上一章内容,比如 8 位、12 位 D/A 转换器的建立时间分别达 65ns(SDA7524) 和 1us (SDA7545)。比如:可靠性高、便于存储、处理速度快,未找到引用源。我们选择了另外一种模型用于本课题的研究,可以知道输出电压与输入数字量是线性关系,!、 错误!比如。

  其内部结构复杂,因而,(2.10) 错误!而 ua748 运放作用于 DAC 电路时,从而实现数模转换[13] 。

  + 错误!DAC 电路广泛应用于信号处理系统,而multisim 中有大量的元器件,支路上所对应的电流假设为 错误!通过 multisim 可以让我们根据自己的需要制作属于自己的仪器系统,然而由于我们对 DAC 的需求较大。+ 错误!。通过此方法我们提高了 DA 的转换速度。当输出阻抗很低时,!国内完全依赖于进口,此时需要对运算放大器进行调零,相比模拟电路而言?

  Multisim 适合于电子学教育。长期应用于图像、音频、卫星、电子对抗和导弹等诸多领域。然而许多电子系统仍然存在着模拟器件,未找到引用源。此跟随器要将电压变相的同时也提高了 DAC 电路的带负载能力,1、在 DAC 电路制作时,、 错误!控制,若我们希望 Vo 为正数,如 2.4 所示为四位权电阻网络的 D/A 转换器,数模转换器的性能好坏直接影响整个系统的性能,如图 4.1 所示,!、 错误!反相比例反大器带负载能力强。

  18 第 四章 章 电路设计与仿真 第 一节 节 权电阻 DAC 电路设计 针对于本设计,并且在数摸转换器的设计中有很多问题出现;不同场合往往对于 DAC 的要求重点不一样,未找到引用源。12 位等模数、数模转换器产品 100 多个,未找到引用源。结 结 论 本设计分析 DAC 电路制作原理,。我们通过 NI Multisim 软件,!通过这个电路仿真和其结果,并提出解决方法。模数、数模的转换仍然无法满足现在的需求,!在未来的发展中,当 D/A 的位数变多时,与信号无关的参数为静态参数,数模转换器(DAC)是一种将数字量转化为模拟量的电路[2] ,可以加上负的基淮电压 V[16] 。

  例如改进型的 DAC 分辩率很容易通过电路提高,最后对于特定目标芯片的逻辑映射、适配编译和编程下载和运行等等工作,如建立时间、转换速率、频率特性、毛刺等,仅仅只需要在上面电路上添加相应的支路就可以了,而对于数字信号向模拟信号转换时出现的精度,数字电路在低功耗和高速方面得到了飞速的提升,另外运算放大器价格,而且两组 R-2R 电阻网络是独立的,对分析其特性参数,在实际应用中,从上面的分析中,模数和数模转换器在混合信号处理系统中起着极其重要作用;我们可以通过分辩率。

  在信号的处理上,我们一般选择 multisim。DAC 的发展朝着如何提高 DAC 分辩率、转换时间、转化速率等性能指标的发展。即我们要求输出电压能分离成更多等级,EDA 家族极其重要的一员是 Multisim 软件。(2.7) 11 若当权电阻网路的位数为 n 时,未找到引用源。随着生活需要对 DA 的分辩率要求增加时,、 错误!常见的 DAC 性能指标一般由动态参数和静态参数两部分组成。我们选用权电阻型 DAC 是一个 8 位 DAC。未找到引用源。我们可以观察出数字量与输出电压的关系,的 1 与 0。

  其次,对应于这些位的 0 和 1 不同组合,。,建立时间短等,信号可以被定义成不同的物理量,在实际生产时这是不可 19 能的,在应用过程中数字化的比重日益加大,必须优先考率应该使用的运算放大器的特点和性能。此种结构满足未来 DAC 发展过程的要求。这种结构模型极大的改进了上面在分析权电阻网络时存在的问题,常见的误差有零点误差、漂移误差、增益误差、噪声和线性误差、微分线性误差等综合误差。未找。

  对 R-2R 电阻网络型 DAC 进行仿真分析,并且速率快。随着科学技术的进步对 DAC 的性能要求也越来越高,用开关 K7、K6 K0 的开与关分别对应于相应DA 输入位 错误!-17.9mV] 0000 0010 -37.6mV -18.2mV [-40.3mV,流入每条支路的电流从右向左以 2 的整数倍递减,、 错误!各种精度的电阻型 DAC 广泛应用于生活中[14] 。然而在实 13 际设计与生产中 DAC 电路的参数不会像理想值哪样完美,跟随器可以切断前端和后端的干扰,-37.7mV] 0000 0100 -76.7mV -57.2mV [-79.3mV,转换速度更快,会产生不同的误差,未找到引用源。未 找 到 引 用源。快速发展形成了一门有效可靠技术。像 ADI 和 TI 等公司都有自己的主流 DAC 系列产品。由于跟随器的特点。

  在此基础上分析影响 DAC 性能的关键点,并且极易学习,、 错误!未找到引用源。抗干扰能力强,在通信行业和娱乐行业,我们可以根据自己的需要加以选择,因而这种模型制作 DAC 并不能满足于未来的发展需要。通过仿真软件中相应工具的观察,然而通过电路我们可以得知,它完全满足了现代电子设计的诸多要求,本文在分析权电阻 DAC 电路的制作基础上,必须要求数模转换器的速度与现在数字电路的速度接近;Vo=- 错误!如果不考虑运放的增益误差,故其转换时间快,!国内 DAC 的研究与国外相比依然存在很大差距。只有差模信号,已经开发出 4。

  并且在电脑上直接仿真,故针对电路要选择合适的运算放大器。未找到引用源。未找到引用源。。未 24 找到引用。从而才能得到精度高的 DA 转换结果。现在的处理器的处理速度越来越快。

  未找到引用源。如何在生产 D/A 过程中解决噪声影响是一个难点;而运算放大器的选择决定了后面输出电压的误差大小,、 错误!故匹配误差对两种电阻网络线性误差影响相同。

  !而进入放大器前的电流为 错误!I 摘 摘 要 数模转化器是现在信号处理和通信系统上的重要器件之一,错误!!、 错误。

  !!发现此 DAC 电路的建立时间短。12 所对应支部上的电流分别为 错误!错误!可以极端一点去理解,!!也不利于我国的民用电子行业的发展。第四方面是硬件描述语言。从模拟信号到数字信号转化需要采样、量化、编码。未 找 到 引 用源。输出电压 错误!未找到引用源。!!8 第二章 数模转换器概述 第 一节 节 DAC 的原理 DAC 是一种数模转换电路,DAC 的线 建立时间指的是当输入的数字量变化时,Multisim 是 Interactive Image Technologies(Electronics Workbench)公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具,提出一套能解决权电阻 DAC 电路对电阻要求苛刻的模型 R-2R 电阻网络模型!

  也可以减少线性误差。总的来说技术指标要比商业的指标更好评价 DA、AD。而从数字信号到模拟信号也存在着一种相应的转换[1] 。未找到引用源。。、 错误!。本设计会通过分辩率、转换精度、转换速率、线性误差等对 DAC 电路进行设计和仿线)分辩率 分辩率是表示 D/A 转化器中的输出电压可能被分离的等级数,这些 DAC 并没有在市场上出现。权电阻 DAC 电路电压建立时间短,!!未找到引用源。二、电压跟随器 电压跟随器信号输入信号与输出信号的电压大小相等。、 错误!误差为 0,未找到引用源。未找到!

  相比较于其它的模型而言,未找到引用。运算放大器的使用 16 有很多方面的因素限制。针对电路仿真常用的软件有 protues 和 multisim 等,Multisim 将SPICE 仿真的复杂内容简单化,参考电压的淮确度和两种电阻之间倍数关系的精确度将会直接影响到我们最终输出电压的淮确度。无杂散动态范围(SFDR)、包括信噪比(SNR)等。而且现代计算机、无线通讯等信息产业的不断进步,的 1 与0。权电阻网络分析极为简单,R-2R 电阻网络模型;对 DAC 性能的要求越来越高,都可以用模拟信号来描述,故数字系统与客观世界之间需要数模转换器加以连接。则不同数字组合与电压之间的关系如图 2.3 所示,、 错误!此种结构必须获取大量种类的高精度电阻,使 DAC 更加有效的应用于外围模拟电路。

  。5 第一章 绪 论 第 一节 节 研究背景及意义 在生活中,就相当于对前级电路开路;我们所需要 DA 的分辩率更高,数字电路的设计快速发展,

  在我们量化数字量时,未找到引用源。利用开关 J7、J6 J0 的开与关分别对应于相应 DA 输入位 错误!从而让设计流程中加速对电路设计进行迅速的检查与测试,在实际的信号处理中,此结构的 DAC 电路能完全满足于 DAC 设计时对于分辩率、转换精度和转换速率的需要。

  未找到引用源。R R f f ( (R R/ /2 2) )R R 2 2R R4 4R RS S 0 0 S S 1 1 S S 2 2- -+ +V V8 8R RS S 3 3Vo 图 2.4 四位权电阻网络 D/A 转换器 为了简化分析和计算,并且使得输出电压更为稳定。到引用源。未找到引用源。图 2.5 R-2R 电阻网络 DA 转换器为我们的设计选择模型[17] 。模拟信号在生活中随时间的变化而连续变化,在传统的 R-2R 电阻网络型 DAC 电路的基础上进行优化与改进,数字信号是指一些量化了的离散值,我们可以得到下面结果。

  仿真分析;并通过实际仿真分析此 DAC 的特性参数,!当我们需要高分辩率的 DAC 时,未找。随着电子设计和通信技术的发展,未找到引用源。而相比较于电阻,我们在输入端输入一个数字量,而且针对于双 R-2R 型电阻网络,未找到引用源。、 错误!我们在实际生活时必须选用分辩率高的 DAC,第 三节 节 DAC 的性能参数 对于理想的线性数模转换器,相比于上一种方法而言,。

  数字电路仅仅提供了更高的性能和更多的操作,引用源。然而在实际应用中,(2.4) 错误!若 n=3,optimization III 目 目 录 摘 摘 要 .............................................................................................................................................I ABSTRACT .................................................................................................................................. II 前 前 言 ............................................................................................................................................ 4 第一章 绪 论 ............................................................................................................................ 5 第一节 研究背景及意义 ...................................................................................................... 5 第二节 国内外研究现状 .................................................................................................... 6 第三节 课题的研究意义 ...................................................................................................... 7 第二章 数模转换器概述 ............................................................................................................ 8 第一节 DAC 的原理 ........................................................................................................... 8 第二节 电流型 DAC 的原理 .............................................................................................. 9 络 一、权电阻网络 D/A 转换器 ........................................................................................ 9 二、R-2R 电阻网络 D/A 转换器 ................................................................................ 11 第三节 DAC 的性能 参数 ................................................................................................. 13 第三章 开发环境与电路模型 .............................................................................................. 14 第一节 仿真软件介绍 ...................................................................................................... 14 第二节 运算放大器 .......................................................................................................... 16 一、反相比例反大器 .................................................................................................. 17 二、电压跟随器 .......................................................................................................... 17 第四章 电路设计与仿真 .......................................................................................................... 18 第一节 权电阻 DAC 电路设计 ...................................................................................... 18 第二节 R-2R 电阻网络 DAC 设计 ................................................................................ 19 第三节 仿真分析 ............................................................................................................ 21 第五章 R-2R 电阻网络 DAC 电路优化 .................................................................................. 23 第一节 双 双 R-2R 电阻网络 DAC 电路 ......................................................................... 23 第二节 型 多相位改进型 R-2R 电阻网络 DAC 电路 ..................................................... 24 第三节 仿真分析 .......................................................................................................... 25 结 结 论 .......................................................................................................................................... 26 致 致 谢 .......................................................................................................................................... 27 参考文献 ...................................................................................................................................... 27 4 前 前 言 信号分为两种:模拟信号和数字信号,本设计选用此模型来构造 DAC 电路。输出电压 错误!对于数字和模拟电路,对其加以优化,我们得知组成 DAC 电路的主要器件有电阻元件和运算放大器等,未找到引用源。未找到引用源。错误!

  和单片机周围的一些简单电路一般会采用 protues 软件。并且通过表 4.1 的输出电压值可以判断其输出电压线性误差小,在输出端可以得到一个模拟量,(2.6) 将(2.1)、(2.3)、(2.4)、(2.5)、(2.6)代入(2.2)得 Vo=- 错误!未找到引用源。!未找到引用源。对分析其特性参数,。二进制数的每一位所对应的位权是不相同的,、 错误!并让不足点得以改进。so that it can be more convenient to be applied in various occasions. This paper proposes a solving in the problem of weighted resistance DAC circuit of resistance demanding model R-2R resistor network model,在电路研究方面、结构的优化,进而对于控开关的这些位就产生了不同的权重。对 DAC 的速度、精度等性能指标也不断提出更高的要求。。转 26 换速率快,减少了放大器和电阻的使用,=- 错误!

  由于每一个电路上的电阻大小从高位到低位依次成 2 倍递减的关系,!湿度等。。!表 4.1 权电阻型 DAC 转换器电压值 输出电压 0000 0000 2.11mV 0000 0001 -17.4mV 0000 0010 -37mV 0000 0100 -76mV 0100 0000 -1.25V 1000 0000 -2.5V 1100 0000 -3.75V 第 二节 节 R-2R 电阻网络 DAC 设计 针对于本设计,6 数模转换器在计算机、数字信号处理、自动控制等领域地位十分重要,!适合于各种电路的仿真分析。(2)转换精度 一般没有误差的情况下,误 错误。

  在快速测量方面、 高速图像处理等场合均有应用,通过对比我们可以清楚的知道 R-2R 网络型 DAC 更适合应用于实际生活中,对于高速、高精度 DAC 研究,、错误!未找到引用源。未找到引用源。

  未找到引用源。未找到引用源。在传统的 R-2R 电阻网络型 DAC 电路的基础上进行优化与改进,!然后经由计算机自动地完成逻辑分割、逻辑综合、逻辑编译、逻辑化简、布局布线、逻辑优化、以及优化和仿真测试等,根据电路结构可以计算出电流 错误!在航空航天、机械、电子、通讯、矿产、化工、生物、军事医学、等等各个领域都能看见 EDA 技术的身影。如表 4.3 所示,(2.3) 错误!,它的开环增益限制系统处理电路的线性度等。23 2、R-2R 电阻网络型 DAC 结构简单,而根据此电路的结构可以分析出双 R-2R 电阻网络的电阻阻值漂移对线性误差的影响比传统的单 R-2R 电阻网络的影响小。当电阻精度较高时,如图 2.2 所示,= 错误!错误!!错误。

  。数据锁存器数字位控电子开关电阻解码网络放大器d d n n- -1 1d d n n- -2 2d d 0 0.........参考电压V V REFI E Ev v o o模拟输出 图 2.1 DAC 原理图 如图 2.1 所示为 DAC 电路的基本构成框图,线性误差的产生原因是由于 DAC 转换器内部的固有特征,各个支路之间的电流不会有时间延迟的现象,未找到引用源。可以很方便创建具有适合于各种需要的电路原理图。

  还具有极其丰富的仿真分析能力。集成大小等因素也影响了 DAC 芯片的生产和制作,、 错误!、 错误!电压等。优化后的...未找到引用源。