数-模（D/A）转换器

将实现数字信号到模拟信号的转换电流称为数模（D/A）转换器，简称为DAC（Digital - Analog Convert）。

目前常见的D/A转化器中，有：权电阻网络D/A转换器、倒T型电阻网络D/A转换器、权电流型D/A转换器、权电容网络D/A转换器、开关树形D/A转换器

一、数字信号的表达

　　在数字信号中，我们使用二进制对数字信号大小进行表达，比如一个n位二进制用Dn=dn-1*dn-2*……d1d0表示，其中一个多位二进制数中每一位的1所代表的数值大小称为这一位的权，从最高位（MSB）到最低位（LSB）的权依次为2^n-1、2^n-2、……、2^1、2^0

二、权电阻网络D/A转换器

　　

如上图，S3、S2、S1和S0的状态分别受代码d3、d2、d1和d0的取值控制，代码为1时，开关接到参考电压Vref上，代码为0时开关接地。

该求和放大器是一个负反馈的运算放大器，理想放大器的开环放大倍数为无穷大，其输入电流为零（输入电阻为无穷大），输出电阻为零。

当参考电压经电阻网络加到V-时，只要V-稍高于V+，便在Vo产生很负的输出电压，V0经Rf反馈到V-端使V-降低，其结果必然使V-≈V+=0

在运算放大器输入电流为零的条件下可得：V0=-Rf*I=-Rf*(I3+I2+I1+I0)------------------①

由于V-≈0，因而各支路电流分别为

将各直流电流代入公式①中,并取Rf=R/2，可得：

对于n位的权电阻网络D/A转换器，当反馈电阻取为R/2时，输出电压的计算公式为

自此，我们可以提取出数字信号的表达形式：

即，当Dn=0时，Vo=0，当Dn=11...11时，

这个电路的优点是结构比较简单，所用的电阻元件比较少，但它的各个电阻阻值相差比较大，尤其在输入信号的位数较多时，这个问题更加突出。如输入信号增加到8位时，如果取权电阻网络中最小的电阻为R=10K,那么最大的电阻阻值将达到2^7R=1.28M，其两者相差128倍之多。要想在极为宽广的阻值范围内保证每个电阻阻值都有很高的精度十分困难，尤其对于集成电路更为不便。

为解决该问题，可采用倒T形电阻D/A转换器.

三、倒T形D/A转换器

由图可知，电阻网络中只有R、2R两种阻值的电阻，这给集成电路的设计和制作带来了很大的方便

如下图，从AA、BB、CC、DD每个端口向左看过去的等效电阻都是R，因此参考电源流入倒T形电阻网络的总电流为I=Vref/R，而每个支路的电流依次为：I/2，I/4，I/8，I/16

若di=0时开关Si接地（即放大器的V+）,而di=1时开关Si接放大器的V-,在求和放大器反馈电阻阻值等于R的条件下，

总电流：

在求和放大器反馈电阻为R的条件下，输出电压（Vo=-R*i∑）：

同理，对于n位输入的倒T形电阻网络D/A转换器，在在求和放大器反馈电阻为R的条件下，输出电压

四、权电流型D/A转换器

在分析电阻网络D/A转换器和倒T型电阻网络D/A转换器的过程中，都把模拟开关作为理想开关处理，但实际中每个开关都有一定的导通电阻和导通压降，而且每个开关的情况也不完全相同，这些问题的存在会引起转换误差，影响转换精度。

如下图，权电流型D/A转换器，采用了恒流源，每个支路电流的大小不再受开关内阻和压降的影响。从而降低了对开关电路的要求。

对于恒流源电路，如下图：

只要电路保证Vb和和Vee稳定不变，则三极管的集电极电流即可保持恒定，不受开关内阻的影响，电流大小近似为：

当输入数字量的某位代码为1时，对应开关将恒流源接至运算放大器的输入端，当代码为0时，对应的开关接地，故输出电压为：

可见，Vo正比于输入的数字量

在相同的Vb和Vee取值下，为了得到一组依次为1/2递减的电流源就需要用到一组不同阻值的电阻，为减少电阻阻值的种类，在实际中经常利用倒T型电阻网络的分流作用产生所需的一组恒流源。如下图（为保证所有三级管的发射结压降相等，在发射极电流较大的三极管中按比例地加大了发射结的面积，在图中用增加发射极的数目来表示）：