DA转换

第10章数-模转换和模-数转换数-模转换电路实验1概述2D/A转换器(DAC)第10章数-模转换和模-数转换10.1概为了能用数字技术来处理模拟信号，必须把模拟信号转换成数字信号，才能送入数字系统进行处理。同时，往往还需把处理后的数字信号转换成模拟信号，作为最后的输出。我们把前一种从模拟信号到数字信号的转换称为模—数转换，A/D（AnalogtoDigital）转换，把后一种从数字信号到模拟信号的转换称为D/A（DigitaltoAnalog）转换。同时，把实现A/D转换的电路称为A/D转换器（AnalogDigitalConverter）；把实现D/A转换的电路称为D/A转换器（DigitalAnalogConverter）。第10章数-模转换和模-数转换在目前常见的D/A转换器中，有权电阻网络D/A转换器，倒梯形电阻网络D/A转换器等。第10章数-模转换和模-数转换1.D/AD/A转换器是将输入的二进制数字信号转换成模拟信号，以电压或电流的形式输出。因此，D/A转换器可以看作是一个译码器。一般常用的线性D/A转换器，其输出模拟电压U和输入数字量D之间成正比关系，即U=KD，式中K为常数。D/A转换器的一般结构如图所示，图中数据锁存器用来暂时存放输入的数字信号。n位寄存器的并行输出分别控制n个模拟开关的工作状态。通过模拟开关，将参考电压按权关系加到电阻解码网络。第10章数-模转换和模-数转换图10-1DAC方框图第10章数-模转换和模-数转换倒T型电阻网络D/A转换器R-2R倒T型DAC第10章数-模转换和模-数转换从图中可以看出，由UR向里看的等效电阻为R，数码无论是0还是1，开关Si都相当于接地。因此，由UR流出的总电流为I=UR/R，而流入2R支路的电流是依2的倍数递减，流入运算放大器的电流为1000112211011211122)2222(22222niiinnnnnnnnnnDIDDDDIIDIDIDIDI第10章数-模转换和模-数转换运算放大器的输出电压为1022niiinffDIRRIU若Rf=R，并将I=UR/R代入上式，则有1022niiinRDUU可见，输出模拟电压正比于数字量的输入。第10章数-模转换和模-数转换D/A转换器的主要技术指标1.分辨率分辨率是指输入数字量最低有效位为1时，对应输出可分辨的电压变化量ΔU与最大输出电压Um之比，121nmUU分辨率分辨率越高，转换时对输入量的微小变化的反应越灵敏。而分辨率与输入数字量的位数有关，n越大，分辨率越高。第10章数-模转换和模-数转换2.转换精度是实际输出值与理论计算值之差，这种差值，由转换过程各种误差引起,主要指静态误差，它包括：①非线性误差。它是电子开关导通的电压降和电阻网络电阻值偏差产生的，常用满刻度的百分数来表示。②比例系数误差。它是参考电压UR的偏离而引起的误差，因UR是比例系数，故称之为比例系数误差。当ΔUR一定时，比例系数误差如图10-4中的虚线所示。第10章数-模转换和模-数转换图10-4比率系数误差第10章数-模转换和模-数转换③漂移误差。它是由运算放大器零点漂移产生的误差。当输入数字量为0时，由于运算放大器的零点漂移，输出模拟电压并不为0。这使输出电压特性与理想电压特性产生一个相对位移，如图10-5中的虚线所示。第10章数-模转换和模-数转换图10-5漂移误差第10章数-模转换和模-数转换10.2.4八位集成DAC0832图10-6集成DAC0832框图与引脚图第10章数-模转换和模-数转换它由一个八位输入寄存器、一个八位DAC寄存器和一个八位D/A转换器三大部分组成，D/A转换器采用了倒T型R-2R电阻网络。由于DAC0832有两个可以分别控制的数据寄存器，所以，在使用时有较大的灵活性，可根据需要接成不同的工作方式。DAC0832中无运算放大器，且是电流输出，使用时须外接运算放大器。芯片中已设置了Rfb，只要将9脚接到运算放大器的输出端即可。若运算放大器增益不够，还须外加反馈电阻。第10章数-模转换和模-数转换器件上各引脚的名称和功能如下：ILE：输入锁存允许信号，输入高电平有效。CS：片选信号，输入低电平有效。WR1：输入数据选通信号，输入低电平有效。WR2：数据传送选通信号，输入低电平有效。XFER：数据传送选通信号，输入低电平有效。D7~D0：八位输入数据信号。UREF：参考电压输入。一般此端外接一个精确、稳定的电压基准源。UREF可在-10V至+10V范围内选择。Rfb：反馈电阻（内已含一个反馈电阻）接线端。第10章数-模转换和模-数转换IOUT1：DAC输出电流1。此输出信号一般作为运算放大器的一个差分输入信号。当DAC寄存器中的各位为1时，电流最大；为全0时，电流为0。IOUT2：DAC输出电流2。它作为运算放大器的另一个差分输入信号（一般接地）。IOUT1和IOUT2满足如下关系：IOUT1+IOUT2=UCC：电源输入端（一般取+5V）。DGND：数字地。AGND：模拟地。第10章数-模转换和模-数转换从DAC0832的内部控制逻辑分析可知，当ILE、CS和WR1同时有效时，LE1为高电平。在此期间，输入数据D7~D0进入输入寄存器。当WR2和XFER同时有效时，LE2为高电平。在此期间，输入寄存器的数据进入DAC寄存器。八位D/A转换电路随时将DAC寄存器的数据转换为模拟信号（IOUT1+IOUT2）输出。DAC0832的使用有双缓冲器型、单缓冲器型和直通型等三种工作方式。第10章数-模转换和模-数转换图10-7DAC0832的三种工作方式