1、第7章 數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換 7.1.2 DAC轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 7.1.1 常見的D/A轉(zhuǎn)換器7.1 D/A轉(zhuǎn)換 7.1.3 集成D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832 簡(jiǎn)介及其應(yīng)用 返回結(jié)束放映7/18/20221復(fù)習(xí)555定時(shí)器的邏輯功能？555定時(shí)器為何能實(shí)現(xiàn)脈沖波形？電容在脈沖電路中扮演怎樣的角色？7/18/20222第7章 數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換 模擬量：溫度、濕度、壓力、流量、速度等。從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換（簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換），實(shí)現(xiàn)模/數(shù)轉(zhuǎn)換的電路叫做A/D轉(zhuǎn)換器（簡(jiǎn)稱ADC）；從數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換稱為數(shù)/模轉(zhuǎn)換（簡(jiǎn)稱D/A轉(zhuǎn)換），實(shí)現(xiàn)數(shù)/模轉(zhuǎn)換的電路稱為D/A轉(zhuǎn)換器（簡(jiǎn)

2、稱DAC）。 7/18/20223第7章 數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換 典型數(shù)字控制系統(tǒng)框圖7/18/202247.1.1 常見的D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)/模轉(zhuǎn)換就是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成與它成正比的模擬量。 返回7.1 D/A轉(zhuǎn)換 數(shù)字量：(D3D2D1D0)2(D323D222D121D020)10 (1101) 2 (123122021120)10 模擬量：uoK(D323D222D121D020)10uoK(123122021120)10 (K為比例系數(shù))1. D/A轉(zhuǎn)換基本原理 7/18/20225n位D/A轉(zhuǎn)換器方框圖 組成D/A轉(zhuǎn)換器的基本指導(dǎo)思想：將數(shù)字量按權(quán)展開相加，即得到與數(shù)字量成正比的模擬量。D/A

3、轉(zhuǎn)換器的種類很多,主要有：權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC、T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC、權(quán)電流DAC7/18/202262. 二進(jìn)制電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器（1）. 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的組成及轉(zhuǎn)換原理7/18/20227 上圖是4位二進(jìn)制數(shù)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的原理圖。它有四大組成部份，分別是：權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)（由23R、22R、21R、20R組成）；模擬電子開關(guān)（由晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管組成）；基準(zhǔn)電壓（由穩(wěn)定性較高的恒壓源組成）和運(yùn)算放大器（由反相加法運(yùn)算器和反饋電阻、平衡電阻組成）。 7/18/202287/18/20229（2）. 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器優(yōu)缺點(diǎn) 二進(jìn)制權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是：

4、電路簡(jiǎn)單，使用電阻少，可適用于各種有權(quán)碼。由于是各位同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，因此速度較快。 二進(jìn)制權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)是：各位電阻之間應(yīng)嚴(yán)格保持依次相差一半的要求；其次，網(wǎng)絡(luò)中各電阻阻值的差別太大，尤其是當(dāng)輸入數(shù)字信號(hào)位數(shù)較多時(shí)，這種差別就更加突出。例如，輸入數(shù)字信號(hào)為10位二進(jìn)制數(shù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中最大的電阻阻值與最小的電阻阻值之比為512：1。若R=10K，則權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器中最小的電阻阻值為Rf=5K，最大的電阻阻值為5.12M,在阻值變化范圍如此大的情況下，要嚴(yán)格保持每個(gè)電阻阻值依次相差一半的要求并保證一定的精度是十分困難的，尤其對(duì)制作集成電路更加不利。 7/18/2022103. 倒T形

5、電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器（1）. 電路組成電路由解碼網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)、求和放大器和基準(zhǔn)電源組成。倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)DAC原理圖 基準(zhǔn)參考電壓 雙向模擬開關(guān)D1時(shí)接運(yùn)放D0時(shí)接地R2R倒T形電阻解碼網(wǎng)絡(luò) 求和集成運(yùn)算放大器 返回7/18/202211（2）. 工作原理 由于集成運(yùn)算放大器的電流求和點(diǎn)為虛地，所以每個(gè)2R電阻的上端都相當(dāng)于接地，從網(wǎng)絡(luò)的A、B、C點(diǎn)分別向右看的對(duì)地電阻都是2R。7/18/202212 因此流過(guò)四個(gè)2R電阻的電流分別為I/2、I/4、I/8、I/16。電流是流入地，還是流入運(yùn)算放大器，由輸入的數(shù)字量Di通過(guò)控制電子開關(guān)Si來(lái)決定。故流入運(yùn)算放大器的總電流為：7/18/20221

6、3由于從UREF向網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的等效電阻是R，因此從UREF流出的電流為： 7/18/202214故 ：7/18/202215因此輸出電壓可表示為 ：7/18/202216由此可見，輸出模擬電壓uO與輸入數(shù)字量D成正比，實(shí)現(xiàn)了數(shù)模轉(zhuǎn)換。 對(duì)于n位的倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC，則 ：7/18/202217電路特點(diǎn)： （1）解碼網(wǎng)絡(luò)僅有R和2R兩種規(guī)格的電阻，這對(duì)于集成工藝是相當(dāng)有利的； （2）這種倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)各支路的電流是直接加到運(yùn)算放大器的輸入端，它們之間不存在傳輸上的時(shí)間差，故該電路具有較高的工作速度。 因此，這種形式的DAC目前被廣泛的采用。7/18/2022187.1.2 DAC的主要技術(shù)指標(biāo)

7、1.分辨率 分辨率是指輸出電壓的最小變化量與滿量程輸出電壓之比。 輸出電壓的最小變化量就是對(duì)應(yīng)于輸入數(shù)字量最低位為1，其余各位均為0時(shí)的輸出電壓。 滿量程輸出電壓就是對(duì)應(yīng)于輸入數(shù)字量全部為1時(shí)的輸出電壓。 對(duì)于n位D/A轉(zhuǎn)換器，分辨率可表示為： 分辨率 位數(shù)越多，能夠分辨的最小輸出電壓變化量就越小，分辨率就越高。也可用位數(shù)n來(lái)表示分辨率。返回7/18/2022192. 精度 轉(zhuǎn)換精度是指電路實(shí)際輸出的模擬電壓值和理論輸出的模擬電壓值之差。通常用最大誤差與滿量程輸出電壓之比的百分?jǐn)?shù)表示。通常要求D/A轉(zhuǎn)換器的誤差小于ULSB/2。 例如，某D/A轉(zhuǎn)換器滿量程輸出電壓為10V，如果誤差為1%，就意

8、味著輸出電壓的最大誤差為0.1V。百分?jǐn)?shù)越小，精度越高。 轉(zhuǎn)換精度是一個(gè)綜合指標(biāo)，包括零點(diǎn)誤差、增益誤差等，它不僅與D/A轉(zhuǎn)換器中元件參數(shù)的精度有關(guān)，而且還與環(huán)境溫度、集成運(yùn)放的溫度漂移以及D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有關(guān)。7/18/2022203. 轉(zhuǎn)換時(shí)間 D/A轉(zhuǎn)換器從輸入數(shù)字量到轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的模擬輸出電壓所需要的時(shí)間稱為轉(zhuǎn)換速度。 不同的DAC其轉(zhuǎn)換速度也是不相同的，一般約在幾微秒到幾十微秒的范圍內(nèi)。 7/18/2022214. 轉(zhuǎn)換輸出極性及范圍 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)的極性有單極性和雙極性兩種。 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)有電流輸出和電壓輸出兩種形式。對(duì)電流輸出的D/A轉(zhuǎn)換器，經(jīng)常需要外接運(yùn)放將電

9、流轉(zhuǎn)換為電壓的形式輸出。 7/18/202222 常用的集成DAC有AD7520、DAC0832、DAC0808、DAC1230、MC1408、AD7524等，這里僅對(duì)AD7520作簡(jiǎn)要介紹。 1. D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832 DAC0832是CMOS工藝，8位D/A轉(zhuǎn)換器芯片，20腳雙列直插封裝。邏輯電平輸入與TTL兼容。有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式、雙緩沖方式?？膳c單片機(jī)或微處理器直接接口，也可單獨(dú)使用。 返回7.1.3 集成D/A轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用7/18/202223DAC0832主要由兩個(gè)8位寄存器（輸入寄存器、DAC寄存器）和8位D/A轉(zhuǎn)換器組成。如圖所示，圖7.1.5（a）是

10、其邏輯框圖，圖7.1.5（b）是其引腳圖。 7/18/2022247/18/2022252. DAC0832的應(yīng)用 DAC0832的應(yīng)用有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式、雙緩沖方式。 （1）.直通方式圖7.1.6 直通方式連接圖7.1.6為直通方式的連接方法。ILE接高電平，、接地。若系統(tǒng)中只有一個(gè)0832，可將直接接地；若系統(tǒng)中有幾個(gè)0832，可用控制線或地址線與相連，需要哪個(gè)0832輸出時(shí)，就使其有效，輸入數(shù)據(jù)直接通入D/A轉(zhuǎn)換級(jí)轉(zhuǎn)換并輸出。輸入寄存器DAC寄存器工作于不鎖存狀態(tài)。此方式適用于輸入數(shù)字量變化速度比較緩慢的場(chǎng)合。單緩沖方式 7/18/202226（2）.單緩沖方式 當(dāng)輸入數(shù)據(jù)變化速度較快或系統(tǒng)中有多個(gè)設(shè)備共用數(shù)據(jù)線時(shí)，為保證D/A轉(zhuǎn)換器正常工作，需要對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖