数字电子技术：D/A与A/D转换器解析

“南师大数电课程资源，包含倒T形电阻网络D/A转换器和A/D转换器的工作原理及应用。” 这篇课件主要讲解了数字电子技术中的关键概念——模数转换（A/D）与数模转换（D/A）。在计算机系统中，这两种转换器是连接数字世界和模拟世界的桥梁。 9.1 D/A转换器（Digital-to-Analog Converters） D/A转换器是将数字信号转换为与其成正比的模拟信号的设备。课件中特别提到了n位D/A转换器，其中n代表数字输入的位数。以4位D/A转换器为例，它能表示0到15（2^4 - 1）的不同数字。D/A转换器的核心是倒T形电阻网络，由一系列比例电阻和模拟开关组成。当数字输入Di（0或1）控制开关Si的闭合状态时，通过改变流入求和电路的电流来决定输出模拟电压Vo。如果所有开关都关闭，电流将流经最低有效位（LSB）的2R电阻；反之，如果开关打开，则电流会流经更高的电阻分压网络，形成不同的电压。 在倒T形网络中，当Di为0时，对应的Si开关接地，而Di为1时，Si开关连接到参考电压VREF。当R=Rf时，运放可以实现电压跟随，从而确保电流准确地按照二进制输入的比例分配。最后，通过求和运算放大器，这些电流被整合为一个模拟电压输出。 9.1.1 D/A转换的基本原理 讲解了倒T形电阻网络的基本结构，包括Rf、R、2R电阻和模拟开关S。输入的4位二进制数决定了通过不同电阻分支的电流大小，最终在Rf上产生的电压差就是输出的模拟电压。 9.1.2 倒T形电阻网络D/A转换器 进一步详细阐述了倒T形网络的运作方式，每个开关Di（D0, D1, D2, D3）控制一个2R电阻，当Di为1时，相应的电流Ii流入求和电路，反之则为0。每个2R电阻支路的电流是总电流I的1/2、1/4、1/8或1/16，取决于Di的值。基准电压VREF提供总电流，而输出模拟电压vo由通过不同开关的电流比例决定。 9.2 A/D转换器（Analog-to-Digital Converters） 虽然课件中没有详细展开，但提到了A/D转换器的作用，即把模拟信号转化为数字信号。这个过程通常包括采样、保持、量化和编码等步骤。采样是按照一定频率捕捉模拟信号的瞬时值；保持是保持采样时刻的信号值不变，以便后续处理；量化是将采样的连续值映射到离散的数字等级；编码则是将量化后的值转换为二进制数。在数字信号处理系统中，A/D转换器常常与低通滤波器和重构滤波器一起用于抗混叠和信号恢复。 总结： 这个南师大的数电课件详细介绍了D/A转换器，特别是倒T形电阻网络的结构和工作原理，以及其在计算机系统中的作用。虽然A/D转换器只简单提及，但它同样在数据采集和处理中扮演着重要角色。通过理解这些基础知识，学生能够更好地理解和设计数字电子系统中的接口电路。