关于D/A转换器的工作原理特点以及采样率解析

随着全球多样化的发展，我们的生活也在不断变化着，包括我们接触的各种各样的电子产品，那么你一定不知道这些产品的一些组成，比如D/A转换器。

数模转换器，也称D/A转换器，简称DAC，是一种将数字量转换为模拟量的设备。 D/A转换器基本上由4部分组成，即加权电阻网络、运算放大器、参考电源和模拟开关。 数模转换器一般用于模数转换器。 模数转换器是A/D转换器，简称ADC。 它是一种将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的设备。

D/A转换器的转换原理

数字量用数字码组合表示。对于正确的代码，每个代码都有一定的比特权重。为了将数字量转换为模拟量，需要将每个 1 位代码根据其位权重的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加得到与数字量。从而实现数模转换。这是数模转换器的基本指导思想。

D/A转换器由数字寄存器、模拟电子开关电路、解码网络、求和电路和参考电压组成。数字量以串行或并行方式输入并存储在数字寄存器中。数字寄存器输出的数字分别控制相应位的模拟电子开关，使位权网络上按其权重成比例产生编号为1的位。求和电路对电流值加上各种权重，得到数字量对应的模拟量。

构成和特点

DAC主要由数字寄存器、模拟电子开关、位置电源网络、求和运算放大器和参考电压源(或恒流源)组成。利用存储在数字寄存器中的数字位分别控制相应位的模拟电子开关，使数字为1的位在位权网络上产生与位权成正比的电流值，再由运放控制每个电流值相加并转换为电压值。

根据位加权网络的不同，可以形成不同类型的DAC，例如加权电阻网络DAC，R-2R倒T型电阻网络DAC和单值电流型网络DAC。加权电阻网络DAC的转换精度取决于参考电压VREF，以及模拟电子开关、运算放大器和各个加权电阻值的精度。其缺点是每个配重电阻的阻值不同。当位数较多时，电阻值相差很大，给保证精度带来很大的困难，特别是对于集成电路的生产。因此，集成DAC这个电路很少单独使用。

它由若干个相同的R和2R网络段组成，每个段对应一个输入位。节点串联起来形成倒T形网络。 R-2R倒T型电阻网络DAC是一种工作速度更快、应用范围更广的DAC。与加权电阻网络相比，由于只有R和2R两个阻值，克服了加权电阻阻值大，阻值差大的缺点。电流型 DAC 将恒流源切换到电阻网络。恒流源的内阻很大，相当于开路。因此，与电子开关一起，其转换精度相对较小。饱和的 ECL 开关电路使该 DAC 能够实现高速转换和高转换精度。

采样率模拟信号在时域上是连续的，因此可以转换成一系列在时间上连续的数字信号。这需要定义一个参数来指示从模拟信号中采样的新数字信号的速率。这个速率称为转换器的采样率或采样频率。

它可以采集连续变化和带宽受限的信号(即每隔一段时间测量并存储一个信号值)，然后通过插值将转换后的离散信号恢复为原始信号。这个过程的准确性受到量化误差的限制。但是，只有当采样率高于信号频率的两倍时，才能忠实地还原为原始信号。这个规律反映在采样定理中。

由于实际的模数转换器不能进行完整的实时转换，因此在输入信号的转换过程中必须使用一些额外的方法来保持其恒定。通常使用采样保持电路。在大多数情况下，可以使用电容器来存储输入模拟电压，并且可以使用开关或门电路来关闭和断开电容器与输入信号的连接。许多模数转换集成电路已经在内部包含这样的采样保持子系统。

在研究设计过程中，一定会有这样或着那样的问题，这就需要我们的科研工作者在设计过程中不断总结经验，这样才能促进产品的不断革新。