第7章--數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)_7第一頁(yè)，共29頁(yè)。目錄7.1D/A轉(zhuǎn)化器的分類和組成7.2D/A轉(zhuǎn)化器的主要技術(shù)指標(biāo)7.3并行D/A轉(zhuǎn)化器7.4單片集成D/A轉(zhuǎn)化器

第二頁(yè)，共29頁(yè)。第七章數(shù)/模轉(zhuǎn)換器定義：將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的器件，簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)化器或DAC（DigitaltoAnalogConverter）作用：把微處理器輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓或電流等模擬信號(hào)，并送入執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)；在逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器中，將SAR中的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。第三頁(yè)，共29頁(yè)。7.1D/A轉(zhuǎn)換器的分類和組成7.1.D/A轉(zhuǎn)換器的分類1.并行D/A轉(zhuǎn)換器特點(diǎn)：轉(zhuǎn)換器的位數(shù)與輸入數(shù)碼的位數(shù)相同，對(duì)于數(shù)碼的每一位都有輸入端。第四頁(yè)，共29頁(yè)。7.1D/A轉(zhuǎn)換器的分類和組成7.1.D/A轉(zhuǎn)換器的分類1.并行D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度很快，只要在輸入端加入數(shù)字信號(hào)，輸出端立即有相應(yīng)的模擬電壓輸出。它的轉(zhuǎn)換速度與模擬開(kāi)關(guān)的通斷速度、電阻網(wǎng)絡(luò)的寄生電抗和運(yùn)算放大器的輸出頻率有關(guān)。第五頁(yè)，共29頁(yè)。7.1D/A轉(zhuǎn)換器的分類和組成7.1.D/A轉(zhuǎn)換器的分類2.串行D/A轉(zhuǎn)換器在某些應(yīng)用中，數(shù)字量是以串行方式輸入，直接采用并行D/A轉(zhuǎn)換器不合適。第六頁(yè)，共29頁(yè)。7.1D/A轉(zhuǎn)換器的分類和組成7.1.D/A轉(zhuǎn)換器的分類2.串行D/A轉(zhuǎn)換器第七頁(yè)，共29頁(yè)。7.1.2D/A轉(zhuǎn)換器的基本組成電阻網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)電源模擬切換開(kāi)關(guān)運(yùn)算放大器：作用一，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各支路電流求和，二是為D/A轉(zhuǎn)換器提供一個(gè)阻抗低、負(fù)載能力強(qiáng)的輸出。第八頁(yè)，共29頁(yè)。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7.2D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)第九頁(yè)，共29頁(yè)。1.分辨率

返回7.2D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)第十頁(yè)，共29頁(yè)。2.精度定義：絕對(duì)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±LSB/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)。

返回7.2D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)第十一頁(yè)，共29頁(yè)。3.線性誤差定義：D/A轉(zhuǎn)換器芯片的轉(zhuǎn)換特性曲線與理想特性之間的最大偏差。

返回7.2D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)第十二頁(yè)，共29頁(yè)。3.建立時(shí)間定義：D/A轉(zhuǎn)換器的輸入數(shù)碼滿量程變化（即從全“0”變到全“1”）時(shí)，其輸出模擬量值達(dá)到±

LSB/2范圍所需要的時(shí)間。這個(gè)參數(shù)反映D/A轉(zhuǎn)換從一個(gè)穩(wěn)態(tài)值到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)值過(guò)渡的時(shí)間長(zhǎng)短。建立時(shí)間的長(zhǎng)短取決于所采用的電路和使用的元件。

返回7.2D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)第十三頁(yè)，共29頁(yè)。權(quán)電阻D/A轉(zhuǎn)換器T形電阻D/A轉(zhuǎn)換器具有雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器

返回7.3并行D/A轉(zhuǎn)換器第十四頁(yè)，共29頁(yè)。7.3.1權(quán)電阻D/A轉(zhuǎn)換器方法：先把輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的模擬電流量，然后再把模擬電流轉(zhuǎn)換為模擬電壓輸出。

返回7.3并行D/A轉(zhuǎn)換器第十五頁(yè)，共29頁(yè)。7.3.2T形電阻D/A轉(zhuǎn)換器方法：先把輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的模擬電流量，然后再把模擬電流轉(zhuǎn)換為模擬電壓輸出。優(yōu)點(diǎn)：在電阻網(wǎng)絡(luò)中僅用了R、2R兩種阻值的電阻，克服了權(quán)電阻D/A轉(zhuǎn)換器電阻阻值相差很大的問(wèn)題。

返回7.3并行D/A轉(zhuǎn)換器第十六頁(yè)，共29頁(yè)。7.3.2T形電阻D/A轉(zhuǎn)換器等效電路

返回7.3并行D/A轉(zhuǎn)換器第十七頁(yè)，共29頁(yè)。所以，無(wú)論Si處于何種位置，與Si相連的2R電阻均接“地”?？伤愠觯鶞?zhǔn)電流I=VREF/R，則流過(guò)各開(kāi)關(guān)支路的電流分別為I/2、I/4、I/8、I/16。于是得總電流輸出電壓(1)當(dāng)Ki=1時(shí)，Ki接運(yùn)算放大器反相端（虛地），電流Ii注入求和電路；

(2)當(dāng)Ki=0時(shí)，Ki接地。7.3.2T形電阻D/A轉(zhuǎn)換器返回7.3并行D/A轉(zhuǎn)換器第十八頁(yè)，共29頁(yè)。7.3.3具有雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器

返回7.3并行D/A轉(zhuǎn)換器第十九頁(yè)，共29頁(yè)。7.4.1DAC0832DAC0832是常用的8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片。特別適用于要求幾個(gè)模擬量同時(shí)輸出的場(chǎng)合。圖3.7DAC0832的結(jié)構(gòu)和引腳7.4單片集成D/A轉(zhuǎn)換器第二十頁(yè)，共29頁(yè)。7.4.1DAC08328位D/A轉(zhuǎn)換器主要由R、2R組成的T型電阻網(wǎng)絡(luò)和模擬切換開(kāi)關(guān)組成，其中T型電阻網(wǎng)絡(luò)是8位。芯片內(nèi)的求和放大器反饋電阻為R，故輸出電壓為：7.4單片集成D/A轉(zhuǎn)換器第二十一頁(yè)，共29頁(yè)。單電源：+5V~+15VVref:-10V~+10V

低功耗：20mW；分辨率：8位線性誤差：0.2%(FS);NL誤差：0.4%(FS)建立時(shí)間：1μs溫度系數(shù)：200ppm/℃輸出方式:電流

VRef×D

Rfb×256Iout1＝Iout1＋I(xiàn)out2＝常數(shù)6.2D/A(數(shù)模）轉(zhuǎn)換器DAC0832的主要特性7.4單片集成D/A轉(zhuǎn)換器第二十二頁(yè)，共29頁(yè)。7.4單片集成D/A轉(zhuǎn)換器7.4.1DAC0832第二十三頁(yè)，共29頁(yè)。7.4單片集成D/A轉(zhuǎn)換器7.4.1DAC0832第二十四頁(yè)，共29頁(yè)。DAC0832芯片典型接線方式7.4單片集成D/A轉(zhuǎn)換器第二十五頁(yè)，共29頁(yè)。DAC0832的工作方式直通工作方式：輸入寄存器和DAC寄存器都接成直通方式。此時(shí)提供給DAC的數(shù)據(jù)，必須來(lái)自鎖存端口(LE1=LE2=0)。單緩沖工作方式：控制輸入寄存器和DAC寄存器同時(shí)跟隨或鎖存數(shù)據(jù)，或只控制這兩個(gè)寄存器之一，而另一個(gè)接成直通方式。此方式適用于只有一路模擬量輸出或幾路模擬量非同步輸出的情形。雙緩沖工作方式