第五節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器2.5.1D/A轉(zhuǎn)換器的原理2.5.2D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標2.5.3典型的D/A轉(zhuǎn)換器芯片DAC08322.5.412位D/A轉(zhuǎn)換器DAC1210返回本章首頁2R2R2R2R2R2RRRLRR～～-+AU0S1S2S3Sn2-nDn2-3D32-2D22-1D1UR…ILIf2R2R2R2R2R2RRRLRR～～-+AU0S1S2S3Sn2-nDn2-3D32-2D22-1D1UR…ILIf2R2R2R2R2R2RRRLRR～～-+AU0S1S2S3Sn2-nDn2-3D32-2D22-1D1UR…ILIfT型電阻網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)論：根據(jù)疊加原理，流經(jīng)負載電阻的電流IL的表達式為：

IL=（2-1D1+2-2D2+

…+

2-nDn)I=(2-1D1+2-2D2+

…+

2-nDn)取Rf=3R，則–U0=ILRf=UR（2-1D1+2-2D2+

…+

2-nDn)輸出電壓U0和1.輸入的數(shù)字量2.反饋電阻Rf

3.標準電壓UR有關(guān)UR3R2.5.1D/A轉(zhuǎn)換器的原理作用：把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的器件。種類：并行（電流相加型和電壓相加型）；串行（步進電機的控制）在工業(yè)控制中，主要使用并行D/A轉(zhuǎn)換器。D/A轉(zhuǎn)換器的原理可以歸納為“按權(quán)展開，然后相加”。因此，D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部必須要有一個解碼網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)按權(quán)值分別進行D/A轉(zhuǎn)換。解碼網(wǎng)絡(luò)通常有兩種：二進制加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)和T型電阻網(wǎng)絡(luò)。一、并行D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理權(quán)：數(shù)字量的每個數(shù)位所代表的值。如：8位二進制數(shù)的最低位的權(quán)為20=1，最高位的權(quán)為27=128數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量（D/A轉(zhuǎn)換）：把每一位上的代碼按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，再把代表各位的模擬量相加。D/A轉(zhuǎn)換器的組成：1.電阻網(wǎng)絡(luò)：實現(xiàn)數(shù)字量往模擬電流的轉(zhuǎn)換2.運算放大器：完成模擬電流相加并變?yōu)槟M電壓輸出

3.位切換開關(guān)4.基準電壓電阻網(wǎng)絡(luò)類型：

1.權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)：所用的電阻阻值范圍很大(20R、21R、…2nR)，各電阻阻值都不相同，工藝上難于制造。

2.T型電阻網(wǎng)絡(luò)：只有R和2R兩種電阻構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。特點：任何一個節(jié)點的三個分支的等效電阻是相等的分析方法：線性網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用疊加原理2.5.2T型電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的D/A轉(zhuǎn)換器2R2R2R2R2R2RRRLRR～～-+AU0S1S2S3Sn2-nDn2-3D32-2D22-1D1UR…ILIfT型電阻網(wǎng)絡(luò)分析a)當S1接到電源電壓UR，而S2，S3，…Sn接地，即輸入信號D1為1，D2～Dn為零時，其等效電路為：2R2R2R2R2R2RRRLRR～～S1S2S3SnUR…IL2R2R2R2R2R2RRRLRR～～S1S2S3SnUR…IL2RT型電阻網(wǎng)絡(luò)分析a)當S1接到電源電壓UR，而S2，S3，…Sn接地，即輸入信號D1為1，D2～Dn為零時，其等效電路為：T型電阻網(wǎng)絡(luò)分析a)當S1接到電源電壓UR，而S2，S3，…Sn接地，即輸入信號D1為1，D2～Dn為零時，其等效電路為：2R2R2RRLIUR3RILIL==2-1II2I=（D1=1，D2,。。。,

Dn=0）T型電阻網(wǎng)絡(luò)分析a)當S1接到電源電壓UR，而S2，S3，…Sn接地，即輸入信號D1為1，D2～Dn為零時，其等效電路為：2R2R2R2R2R2RRRLRR～～S1S2S3SnUR…ILT型電阻網(wǎng)絡(luò)分析a)當S1接到電源電壓UR，而S2，S3，…Sn接地，即輸入信號D1為1，D2～Dn為零時，其等效電路為：2R2R2R2R2R2RRRLRR～～UR…IL2R2RIT型電阻網(wǎng)絡(luò)分析a)當S1接到電源電壓UR，而S2，S3，…Sn接地，即輸入信號D1為1，D2～Dn為零時，其等效電路為：2R2R2RRLRURIL2R2RIUR3RI=IL==2-2II4（D2=1，D1,D3,。。。,

Dn=0）二、串行D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理工作原理：先把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成一系列的脈沖，一個脈沖相當于數(shù)字量的一個單位，再把每一個脈沖變成單位模擬量，然后將所有單位模擬量相加，從而得到和數(shù)字量成正比的總的模擬量輸出。常用的串行D/A轉(zhuǎn)換器：步進電動機一個脈沖轉(zhuǎn)動一個固定角度一個個脈沖角位移或線位移量若讓步進電動機轉(zhuǎn)軸帶動多圈電位器，調(diào)節(jié)電壓或電流，則完成了數(shù)字量轉(zhuǎn)角電信號的轉(zhuǎn)換一種實用步進電機串行D/A轉(zhuǎn)換電路環(huán)形分配器YB013+△-△CPABC方向1111光電隔離電路驅(qū)動電路X軸步進電動機+5V1kΩ×3來自8253的OUT0串行D/A轉(zhuǎn)換器原理框圖脈沖發(fā)生器環(huán)形分配器功率放大步進電動機計數(shù)器控制電路2n2120…DU輸出2.5.2D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標返回本節(jié)選擇D/A轉(zhuǎn)換器時，主要應(yīng)考慮下列幾個問題：1、分辨率：當輸入數(shù)字量變化1時，輸出模擬量變化大小。它反映了計算機數(shù)字量輸出對執(zhí)行部件控制的靈敏程度。對一個N位的D/A轉(zhuǎn)換器

分辨率=（V/步）例：滿刻度值值為5.12V單極性輸出，

8位D/A轉(zhuǎn)換器分辨率===20mV/步

10位D/A轉(zhuǎn)換器分辨率===20mV/步

滿刻度值2N5.12V285.12V10245.12V2105.12V40962.穩(wěn)定時間：D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速率的量度，是指D/A轉(zhuǎn)換器代碼有滿刻度值變化時，其輸出達到并保持在所給定的百分數(shù)誤差（通常為±LSB）范圍內(nèi)所需要的時間。一般為幾十納秒到幾微秒3.輸入編碼：二進制編碼、BCD碼、符號-數(shù)值碼等。4.線性誤差：任何兩個相鄰數(shù)碼之間的差應(yīng)是1LSB（對于N位轉(zhuǎn)換器，為滿刻度值的2-N），一個理想的轉(zhuǎn)換器輸出應(yīng)該是一條直線，但元件的非線性，使之存在非線性誤差，一般為0.01%～0.8%125.輸出方式和極性電流輸出：0～10mA、4～20mA電壓輸出：單極性電壓輸出：一個方向的控制信號雙極性電壓輸出：兩個方向的控制信號，輸 出同樣的幅值，分辨率降低了6.溫度范圍：好的：-40℃～85℃差的：0～70℃7.使用調(diào)整：D/A轉(zhuǎn)換器使用前一般要進行零位調(diào)整、滿刻度值校準和線性度測量，設(shè)計時要考慮。1.DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)DAC0832內(nèi)部由三部分電路組成，如圖所示。2.5.3典型的D/A轉(zhuǎn)換器芯片DAC08322.引腳功能

DAC0832芯片為20引腳，雙列直插式封裝。其引腳排列如圖2-4所示。（1）數(shù)字量輸入線D7~D0（8條）（2）控制線（5條）（3）輸出線（3條）（4）電源線（4條）圖2-4DAC0832引腳圖

2.DAC0832引腳說明CS—片選信號ILE—允許輸入鎖存信號WR1—寫信號1WR2—寫信號2XFER—傳送控制信號。用于控制WR2DI0

～DI7—8位數(shù)據(jù)輸入端IOUT1—模擬電流輸出1，當DAC寄存器中全為1時，輸出電流最大；當DAC寄存器中全為0時，輸出電流為0IOUT2—模擬電流輸出2，為IOUT1電流互補輸出。即IOUT1+IOUT2=常數(shù)Rfb—反饋電阻引出端，15kΩVREF—基準電壓深入端，可選擇在+10～－10V范圍VCC—電源電壓輸入端，可從+5～+15V，最佳工作狀態(tài)是+15VAGND—模擬地。即模擬電路接地端，與數(shù)字電路接地端相連。DGND—數(shù)字地。3.DAC0832的技術(shù)指標DAC0832的主要技術(shù)指標：（1）分辨率 8位（2）電流建立時間 1μS（3）線性度（在整個溫度范圍內(nèi)）8、9或10位（4）增益溫度系數(shù) 0．0002％FS/℃（5）低功耗 20mW（6）單一電源 +5~+15V因DAC0832是電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換芯片，為了取得電壓輸出，需在電流輸出端接運算放大器，Rf為運算放大器的反饋電阻端。運算放大器的接法如圖2-5所示。圖2-5電壓輸出電路返回本節(jié)４.DAC0832輸出方式電流輸出IOUT1和IOUT2通常要求D/A轉(zhuǎn)換的輸出是電壓而不是電流兩類輸出方式：單極性電壓輸出方式、雙極性電壓輸出方式圖2-7中，運算放大器OA2的作用是將運算放大器OA１的單向輸出轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向輸出。圖2-8雙極性輸出線性關(guān)系圖5CPU和DAC0832的連接2.5.4

12位D/A轉(zhuǎn)換器DAC12101.DAC1210的主要性能及特點2.DAC1210引腳說明3.DAC1210輸出方式4.DAC1210與CPU的連接1.DAC1210的主要性能及特點雙列直插式24引腳集成電路芯片輸入數(shù)字為12位內(nèi)部有輸入寄存器和DAC寄存器兩個緩沖輸入寄存器電流相加型D/A轉(zhuǎn)換器電流建立時間1μs供電電源+5～+15V（單電源供電）基準電壓VREF工作范圍+10～－10V與TTL邏輯電平兼容2.DAC1210引腳說明8位輸入寄存器12位DAC寄存器12位D/A轉(zhuǎn)換器4位輸入寄存器&&&DI11:::DI4DI3:DI0VREFIOUT2IOUT1RfbAGNDDGNDVCCCSWR1XFERWR2LELECS—片選信號WR1—寫信號1Byte1/Byte2—字節(jié)順序控制。當此控制端為1時，輸入鎖存器中的12個單元都被使能。當此控制端為0時，只使能輸入鎖存器中的低4位。WR2—寫信號2XFER—傳送控制信號DI0～DI7—數(shù)據(jù)寫入IOUT1—數(shù)模轉(zhuǎn)換器電流輸出1，當DAC寄存器中所有數(shù)字碼為全1時，最大IOUT1，為全0時，IOUT1為零IOUT2—數(shù)模轉(zhuǎn)換器電流輸出2，IOUT1+IOUT2=常量VREF×（1－）/基準輸入阻抗40961Rfb—反饋電阻VREF—基準輸入電壓VCC—數(shù)字電源電壓，+5V～+15VAGND—模擬地DGND—數(shù)字地3.DAC1210輸出方式電流輸出IOUT1和IOUT2通常要求D/A轉(zhuǎn)換的輸出是電壓而不是電流兩類輸出方式：單極性電壓輸出方式、雙極性電壓輸出方式4.DAC1210與CPU的連接驅(qū)動一次D/A轉(zhuǎn)換的程序：MOV AL，DATALOUTU2PORT，ALMOVAL，DATAHOUT