【文章內容簡介】 1I0 圖 倒 T形電阻網絡 D/A轉換器 電路設計如圖 所示，包括由 R2R組成的電阻網絡、模擬電子開關和集成運算放大器。 對于電阻網絡，無論從哪個 R2R 節(jié)點看，等效電阻都是 R，因此，從參考電壓端輸入的電流為： IR=VREF/R 根據分流公式，各支路電流為： I7=I/21I6 =I/22I5 =I/23I4 =I/24I3 =I/25I2 =I/26I1 =I/27I0 =I/28 于是，經過運算放大器輸出的模擬電壓 VO 為： VO = RF∑ Ii= Rfb VREF/R 28(D7 27 +D6 26 +D5 25+ D4 24+D3 23+D2 22+D1 21+D0 20) 其中 VREF 進行 D/A 轉換的系統(tǒng)提供的參考電壓， Rfb為集成運算放大器的反饋電阻， D7 ~ D0 取值為 0 或 1,0 表示切換開關與地相連， 1 表示與參 考電壓相連。通過上述電路，即完成了二進制數字信號到模擬電壓信號的轉換。 ○ 2 數模轉換器的主要技術指標 D/A 轉換器的指標有很多，使用者最關心的幾個指標如下。 （ 1） 分辨率 分辨率 指輸入給 D/A 轉換器的單位數字量引起的模擬量輸出的變化，通常定義為輸出滿刻度值與 2n之比（ n 為 D/A 轉換器的二進制位數）。顯然，二進制位數越多，分辨率越高，即 D/A轉換器對輸入量變化的敏感程度越高。例如， 8位的 D/A 轉換器，若滿量程輸出為 10V，根據分辨率定義，則分辨率為 10V/2n,分辨率為 10V/256=,即輸入的二進制最低位的變化可引起輸出的模擬電壓變化 ,該值占滿量程的 %，常用 1LSB表示。 同理： 10 位 D/A 轉換 1LSB==%滿量程 12 位 D/A 轉換 1LSB==%滿量程 16 位 D/A 轉換 1LSB==%滿量程 使用時，應根據對 D/A 轉換器分辨率的需要來選定 D/A 轉換器的位數。 （ 2） 轉換精度 轉換精度以最大的靜態(tài)轉換誤差的形式給出。這個轉換誤差包含非線性誤差、 比例系數誤差以及飄逸誤差等綜合誤差。應該注意，精度和分辨率是兩個概念。精度是指轉換后所得的實際值對于理想值的接近成都，而分辨率是指能夠對轉換結果發(fā)生影響的最小輸入量，分辨率很高的 D/A 轉換器并不一定具有很高的精度。 （ 3） 相對精度 相對精度是指在滿刻度已經校準的前提下，在整個刻度范圍內，對應于任一數碼的模擬量輸出與它的理論值之差。通常用偏差幾個 LSB 來表示和該偏差相對滿刻度的百分比表示。 （ 4） 建立時間 建立時間是描述 D/A 轉換器轉換快慢的一個參數，用于表明轉換時間或轉換速度。其值為從輸入數字量到輸出達到種植 誤差177。 (1/2)LSB（最低有效位）時所需的時間。電流輸出的轉換時間較短，而電壓的轉換器，由于要加上完成 IV轉換的運算放大器的延遲時間，因此轉換時間要長一些?？焖?D/A 轉換器的轉換時間可控制在 1us 以下。 （ 5） 線性度 通常用非線性誤差的大小表示 D/A 轉換器的線性度，輸入輸出特性的偏差與滿刻度輸出之比的百分數表示非線性誤差。一定溫度下的最大非線性誤差一般為 %～ %. ○ 3 DAC0832 芯片主要特性與結構 DAC0832 系列為美國國家半導體公司生產的具有 2個數據 寄存器的 8位分辨率的 D/A轉換芯片。此芯片與微處理器完全兼容，可以完全相互代換，并且價格低廉，接口簡單，轉換控制容易，在單片機應用系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。 1． DAC0832 的主要特性 ? 分辨率為 8 為； ? 轉換時間為 1us； ? 可單緩沖、雙緩沖或者直接數字轉換； ? 只需在滿量程下調整其線性度； ? 邏輯電平輸入與 TTL兼容； ? 單一電源供電（ +5V～ +15V）； ? 低功耗（ ） 。 ? 基準電壓的范圍為177。 10V。 2． DAC0832 的內部結構 DAC0832 的內部結構框圖如圖 所示。它由 8為輸入鎖存器、 8 為 DAC 寄存器、 8為 D/A 轉換器電路及轉換控制電路構成，通過兩個輸入寄存器構成兩級數據輸入鎖存。 8 位 輸 入鎖 存 器8 位 D A C寄 存 器8 位 D / A轉 換 器amp。amp。amp。D I 7 ～ D I 0I L EC SW R 1W R 2X F E RV C CA G N DR f bI O U T 1I O U T 2V r e fI L E 1 I L E 2 圖 DAC0832內部邏輯框圖 使用時，數據輸入可以采用兩級鎖存（雙鎖存）、單級鎖存（一級鎖存，一級直通方式）或直接輸入（兩級直通）形式。上圖中， 2個與門電路組成據存期輸出控制邏輯電路，該邏輯電路得功能是進行數據鎖存控制，當 ILE1(ILE2)=1是，寄存器的輸出跟輸入數據變化。 2． DAC0832的引腳 各引腳功能如下： DI0～ DI7:8 位數據輸入線。 CS—— :片選信號輸入，低電平有效 。 ILE:數據鎖存允許控制信號，高 電平有效。輸入鎖存器的鎖存信號 LE1由 ILE、 CS—— 、 WR—— 的邏輯組合產生。當 ILE=1， CS—— =0,WR1 輸入負脈沖時， 圖 DAC0832 外部引腳圖 CSWR 1AGNDDI 3DI 2DI 1DI 0V refR fbDGND1234567891020191817161514131211V C CIL EWR 2X FE RDI 4DI 5DI 6D 17IO U T 2IO U T 1DAC0832 LE1——— 上產生正脈沖。當 LE1——— =1時，輸入 鎖存器的狀態(tài)隨數據輸入線的狀態(tài)變化， LE1———的負跳變將數據輸入線上的信息鎖入輸入寄存器。 WR—— 1：輸入寄存器寫選通輸入信號，低電平有效。 上述兩個信號控制輸入寄存器是數據直通方式還是數據鎖存方式，當 ILE=1和 WR—— 1=1 時，為輸入寄存器鎖存方式。 WR—— 2:DAC 寄存器寫選通輸入信號（輸入），低電平有效。 XFER———— ： 數據傳送控制信號（ 輸入 ） ，低電平有效。上述兩個信號控制 DAC 寄存器是數據直通方式，當 WR—— 2=0 和 XFER———— =0時，為 DAC 寄存器直通方式；當 WR—— 2=1或 XFER———— =1時，為 DAC 寄存器鎖存方式。 IOUT IOUT2：電流輸出， IOUT1+IOUT2=常數。 Rfb ：反饋電阻輸入端。內部接反饋電阻，外部通過該引腳接運放輸出端。為了取得電壓輸出，需要在電壓輸出端接運算放大器， Rfb 即為預算放大器的反饋電阻端。 Vref：基準電壓，其值為 10V～ +10V。 AGND：模擬信號地。 DGND：數字信號地，為工作電源地和數字邏輯地，可在基準電源處進行單點共地。 VCC：電源輸入端，其值為 +5V～ +15V。 ○ 4 DAC0832 芯片與單片機的接口 DAC0832 根據控制信號的接法可分為三種工作方式：直通方式、單緩沖方式、雙緩沖方式。 1． 單緩沖方式 此時輸入鎖存器和 DAC 寄存器相應的控制信號引腳分別在一起，是數據直接寫入 DAC寄存器，立即進行 D/A 轉換，（這種情況下，輸入鎖存器不起鎖存作用）。此方式適用于只有一路模擬量輸出，或有幾路模擬量輸出但是并不要求同步的系統(tǒng)。 圖 DAC0832與 89C51的接口電路。 Vref接 5V時， IOUT1 輸出電流經 運算放大器輸出 0～ +5V 單極性電壓。由于 CS 和 XFER 都與單片機的 。因此，輸入鎖存器和 DAC寄存器的地址都為 FEFFH。 CUP對 DAC0832 執(zhí)行一次寫操作，則將一個數據直接寫入 DAC 寄存器， DAC0832 的輸出模擬量隨之變化。由于 DAC0832 具有數字量的輸入鎖存功能，所以數字量可以直接從從單片機的 P0口送入到 DAC0832。 執(zhí)行下面幾條指令就能完成一次 D/A 轉換： MOV DPTR,0FEFFH ；指向 DAC0832 口地址（ 為 0） MOV A,data MOVX @DPTR,A ；啟動 D/A 轉換 單極性輸出 V0 的正負由 Vref 的極性確定。當 Vref的極性為正時， Vo為負；當 Vref 的極性為負時， Vo 為正。 在本系統(tǒng)中需要輸出雙極性模擬電壓，因此要在系統(tǒng)后面再加一級運放，由二級運放得到雙極性電壓。 P 2 . 08 9 C 5 1P 0W RC SX F E RD I 0～D I 7V S SW R 1W R 2D G N DDAC0832V C CI L E5 VR f bI O U T 2I O U T 1V r e fv o u t 圖 DAC0832 單緩沖模式接口電路 對于多路 D/A 轉換輸出，如果要求同步進行，可以采用雙緩沖同步方式。DAC0832 工作于雙緩沖工作方式時，數字量的輸入鎖存和 D/A轉換時分兩步完成的。 首先 CPU 的數據總線分時的向各路 D/A轉換器輸入要轉換的數字量，并將其鎖存在各自的輸入鎖存器中，然后 CPU 對所有的 DAC 發(fā)出控制信號，使各個 DAC輸入鎖存器中國的數據打入 DAC 寄存器，實現(xiàn)同步轉換輸出，如圖 所示。 P 2 . 58 9 C 5 1P 0W RC SX F E RD I 0～D I 7W R 1W R 2DAC0832V C CI L E5 VR f bI O U T 2I O U T 1V r e fv o u t 1C SX F E RD I 0～D I 7W R 1W R 2DAC0832V C CI L ER f bI O U T 2I O U T 1V r e fv o u t 25 VP 2 . 7P 2 . 6 圖 DAC0832 雙緩沖模式接口電路 由于兩個 鎖存器分別占用兩個地址，因此在程序中需要使用兩條傳送指令才能完成一個數字量的模擬轉換。 89C51 的 和 分別選擇兩路 DAC 的輸入鎖存器， 連接到兩路 DAC的 XFER———— 端的控制同步轉換。 完成兩路 D/A同步轉換的程序段如下： MOV DPTR,0DFFFH 。指向 DAC0832（ 1）輸入鎖存器 MOV A,data1 MOV @DPTR,A ； data1 送 DAC0832(1)輸入鎖存器 MOV DPTR,0BFFFH ；指向 DAC0832(2)輸入鎖存器 MOV A,data2 MOVX @DPTR,A 。data2 送 DAC0832(2)輸入鎖存器 MOV DPTR,7FFFH ；同時啟動 DAC0832(1)和 DAC0832(2) MOVX @DPTR,A ；完成 D/A 轉換輸出 在需要多路 D/A 轉換輸出的場合，除了采用上述方法外，還可以采用多