任務(wù)7.1數(shù)模轉(zhuǎn)換器的認(rèn)知與基本應(yīng)用DAC的概念權(quán)電阻DAC的工作原理和主要參數(shù)DAC典型芯片DAC的特點(diǎn)及應(yīng)用目錄由于計算機(jī)只能處理數(shù)字信號，于是就產(chǎn)生了模擬信號和數(shù)字信號之間相互轉(zhuǎn)換的問題。一、DAC的概念

數(shù)模轉(zhuǎn)換即將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電量(電壓或電流)，使輸出的模擬電量與輸入的數(shù)字量成正比。實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換的電路稱數(shù)模轉(zhuǎn)換器

Digital-AnalogConverter，簡稱

D/A轉(zhuǎn)換器或DAC。為何要進(jìn)行數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換？模擬量數(shù)字量模擬量數(shù)字量傳感器被控對象自然界物理量數(shù)模轉(zhuǎn)換器應(yīng)用舉例二、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)用舉例數(shù)字信號物理量模擬信號壓力傳感器溫度傳感器流量傳感器四路模擬開關(guān)數(shù)字控制計算機(jī)DAC模擬控制器模擬控制器液位傳感器DACDAC…………模擬控制器模擬控制器生產(chǎn)控制對象

DACADC二、權(quán)電阻DAC的工作原理和主要參數(shù)1、D/A轉(zhuǎn)換原理將輸入的每一位二進(jìn)制代碼按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將代表各位的模擬量相加，所得的總模擬量就與數(shù)字量成正比，這樣便實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換?；驹鞤AC的輸入、輸出關(guān)系圖n位二進(jìn)制數(shù)輸入模擬電壓輸出轉(zhuǎn)換特性圖示為一個輸入為3位二進(jìn)制數(shù)時的D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換特性。理想的D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換特性，應(yīng)是輸出模擬量與輸入數(shù)字量成正比。二、權(quán)電阻DAC的工作原理和主要參數(shù)由T型電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)和一個電流電壓轉(zhuǎn)換電路(簡稱I/U

轉(zhuǎn)換電路)組成。2、權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC的工作原理數(shù)碼Di=1（i=0、1、2、3），即為高電平時，則由其控制的模擬電子開關(guān)Si自動接通左邊觸點(diǎn)，即接到基準(zhǔn)電壓UREF上；而當(dāng)di=0，即為低電平時，則由其控制的模擬電子開關(guān)Si自動接通右邊觸點(diǎn)，即接到地。

輸入代碼Di為1時開關(guān)Si連到1端，連接到參考電壓VREF上，此時有一支路電流Ii流向放大器的A節(jié)點(diǎn)。Di為0時開關(guān)Si連到0端直接接地，節(jié)點(diǎn)A處無電流流入。運(yùn)算放大器為一反饋求和放大器，此處我們將它近似看作是理想運(yùn)放。根據(jù)KCL電流定律，我們可得到流入節(jié)點(diǎn)A的總電流。i∑與輸入的二進(jìn)制數(shù)成正比，故而此網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。將上述結(jié)論推廣到n位權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器，輸出電壓的公式可寫成：權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，電阻使用量少，轉(zhuǎn)換原理容易掌握；缺點(diǎn)是所用電阻依次相差一半，當(dāng)需要轉(zhuǎn)換的位數(shù)越多，電阻差別就越大，在集成制造工藝上就越難以實現(xiàn)。二、權(quán)電阻DAC的工作原理和主要參數(shù)（1）分辨率指D/A轉(zhuǎn)換器模擬輸出所能產(chǎn)生的最小電壓變化量與滿刻度輸出電壓之比。DAC的最小輸出電壓值ULSB

表示滿度輸出電壓值，F(xiàn)SR即FullScaleRange例如，一個10位的DAC，分辨率為0.000978。DAC的位數(shù)越多，分辨率值就越小，能分辨的最小輸出電壓值也越小。二、權(quán)電阻DAC的工作原理和主要參數(shù)（2）轉(zhuǎn)換精度指DAC實際輸出模擬電壓與理想輸出模擬電壓間的最大誤差。要獲得較高精度的D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果，除了正確選用DAC的位數(shù)外，還要選用低漂移高精度的求和運(yùn)算放大器。它是一個綜合指標(biāo)，不僅與DAC中元件參數(shù)的精度有關(guān)，而且與環(huán)境溫度、求和運(yùn)算放大器的溫度漂移以及轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有關(guān)。通常要求DAC的誤差小于ULSB/2。二、權(quán)電阻DAC的工作原理和主要參數(shù)（3）轉(zhuǎn)換時間指DAC在輸入數(shù)字信號開始轉(zhuǎn)換，到輸出的模擬信號達(dá)到穩(wěn)定值所需的時間。轉(zhuǎn)換時間越小，轉(zhuǎn)換速度就越高。三、DAC典型芯片DAC的特點(diǎn)及應(yīng)用1、數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)和管腳排列DAC測試D7和D0分別為數(shù)據(jù)輸入端的最高位和最低位，基準(zhǔn)電壓使用+5V，運(yùn)算放大器使用LM358，使用±5V雙電源供電。使用數(shù)字萬用表直流電壓20V擋，測量結(jié)果見下表。DAC測試結(jié)果