【正文】 例常數(shù)，與轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)是分辨率、轉(zhuǎn)換誤差和建立時間，其具體含義如下。（1）分辨率它表示D/A轉(zhuǎn)換器能夠分辨最小輸出電壓的能力。通常定義為最小輸出電壓增量ULSB與最大輸出電壓UFSR之比，即 可見D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，分辨能力越高（分辨率越?。?。實際中有時也常用位數(shù)表示分辨率。（2）精度精度是實際輸出值與理論值之差。這種誤差是由轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生的各種誤差。主要包括①非線性誤差：它是電子開關(guān)導(dǎo)通的電壓降和電阻網(wǎng)絡(luò)電阻值偏差產(chǎn)生的。②比例系數(shù)誤差：它是參考電壓UREF偏離引起的誤差。③漂移誤差：由集成運算放大器漂移產(chǎn)生的誤差。 誤差可用絕對誤差和相對誤差來表示。所謂絕對誤差就是實際值與理想值之間的最大差值，通常用最低有效位的倍數(shù)表示。例如，若給出轉(zhuǎn)換誤差為，這就表示輸出模擬電壓的絕對誤差等于輸入為00…01時輸出模擬電壓的一半。所謂相對誤差是絕對誤差與滿量程的比值，常用輸出電壓量程FSR的百分比數(shù)表示。（3）轉(zhuǎn)換速度描述D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度的參數(shù)是建立時間ts和轉(zhuǎn)換速率SR。① 建立時間ts。指輸入數(shù)字量變化時，輸出電壓達到某一規(guī)定值所需要的時間，通常規(guī)定輸入全0變?yōu)槿?或由全1變?yōu)槿?。② 轉(zhuǎn)換速率SR。指在大信號工作狀態(tài)下輸出模擬電壓的最大變化率。一般在不包含參考電壓源和運算放大器時，集成D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率可以做的比較高，如果要求整個D/A轉(zhuǎn)換電路有較高的轉(zhuǎn)換速率，則應(yīng)選配轉(zhuǎn)換速率較高的運算放大器。 所以D/A轉(zhuǎn)換電路完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時間，其最大值為 式中是輸出模擬電壓的最大值。2. 常見D/A轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理目前常見的D/A轉(zhuǎn)換器有二進制權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器、T型R2R電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器、權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器及開關(guān)樹型D/A轉(zhuǎn)換器等。下面僅介紹權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器和T型R2R電阻網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器。（1）權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器 由4位二進制數(shù)控制的權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/ 所示。由于運算放大器的虛短特性，電阻網(wǎng)絡(luò)的所有電阻均相當(dāng)于接地，流過每個電阻支路上的電流分別為： ， ， ， 每條支路的電流分別受對應(yīng)一位二進制數(shù)控制，當(dāng)二進制數(shù)為1時，該支路電流流進運算放大器反相端，否則流進接地端。所可表示為： 取，則輸出電壓u0為可見輸出電壓正比于輸入二進制數(shù)，實現(xiàn)了數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。當(dāng)輸入的數(shù)字量為n位二進制數(shù)時，輸出電壓的最大變化范圍是。（2）T型R2R電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器 由4位二進制數(shù)控制的T型R2R電阻網(wǎng)絡(luò)D/ 所示。該電路的電阻網(wǎng)絡(luò)中只有R和2R兩種阻值的電阻，在該電路中，依靠運算放大器的虛短特性，無論開關(guān)S3~S0處于何位置，從虛線A、B、C、D處向右看的二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻都是R，且各支流電流不變。 從圖 中可求出從參考電壓UREF端輸入的電流為 ，各支流的電流分別為： ， ， ， 根據(jù)運算放大器電路的求和特性，輸出電壓u0的表達式為： 取RF=R，則：可見輸出模擬電壓正比于輸入二進制數(shù)的大小。3．集成D/A轉(zhuǎn)換器DAC0808DAC0808是8位并行集成單片D/A轉(zhuǎn)換芯片。該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是T型R2R電阻網(wǎng)絡(luò)，為電流輸出形式，其性能指標(biāo)為：%，最大誤差為177。%，最大滿量程誤差為177。1LSB，轉(zhuǎn)換時間為150ns。該芯片的基本參數(shù)為：電源電壓VCC=+~+18V，VEE=~18V；輸出電壓范圍10V~+18V；參考電壓VREF（+）max=+18V；輸出電流I0≤5mA。該芯片使用簡單，只要給芯片提供必要的電源VCC（+5V）、VEE（15V）和參考電壓VREF（+）、VREF（），在芯片的輸入二進制數(shù)端加上8位二進制數(shù)，其輸出端即可獲得相應(yīng)的模擬電流量，該電流可通過外接集成運算放大器轉(zhuǎn)換成模擬電壓值。 所示。 是DAC8080的典型應(yīng)用電路。 電路的電流I0及電壓U0表達式為： 實驗12 A/D轉(zhuǎn)換器實驗原理1．A/D轉(zhuǎn)換器的基本概念A(yù)/D轉(zhuǎn)換器就是能把模擬電壓uI轉(zhuǎn)換成與它成比例的二進制數(shù)的電路。A/D轉(zhuǎn)換器的類型很多，轉(zhuǎn)換原理也不盡相同。按照轉(zhuǎn)換速度由高到低可分為：并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器和雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器。每種類型的A/D轉(zhuǎn)換器，其應(yīng)用場合也不同。A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)是轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度，雖然參數(shù)名稱與D/A轉(zhuǎn)換器相同，但由于輸入和輸出形式不同，故其定義也不相同。（1）轉(zhuǎn)換精度 在A/D轉(zhuǎn)換器中，常用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來描述轉(zhuǎn)換精度。① 分辨率。分辨率以輸出二進制或十進制數(shù)的位數(shù)表示，它說明A/D轉(zhuǎn)換器對輸入模擬電壓的分辨能力。輸出為n位二進制數(shù)的A/D轉(zhuǎn)換器，應(yīng)能區(qū)分出輸入模擬電壓信號的等級是2n個。例如一8位A/D轉(zhuǎn)換器，其最大輸入電壓UImax=5V，則能區(qū)分的輸入電壓的差異是mV。 ② 轉(zhuǎn)換誤差。A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換誤差通常以相對誤差的形式給出，它表示實際輸出的數(shù)字量和理想輸出數(shù)字量的差別，采用最低有效位的倍數(shù)表示。例如某A/D轉(zhuǎn)換器的相對誤差≤177。LSB/2，其含義是A/D轉(zhuǎn)換器實際輸出數(shù)字量和理論上應(yīng)得到的輸出數(shù)字量，兩者之間的誤差不大于最低位的1/2。（2）轉(zhuǎn)換速度 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度用轉(zhuǎn)換一次所需要的時間來表示。所謂轉(zhuǎn)換時間是從轉(zhuǎn)換控制信號到來開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字量所經(jīng)歷的時間。A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度主要取決于電路的類型，不同類型的A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速度差別很大。并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器的速度最高，但成本也最高；雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的速度最慢，但其轉(zhuǎn)換精度高，高干擾能力強，非常適合轉(zhuǎn)換緩慢變化的信號；逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度中等，有著轉(zhuǎn)換精度高，成本低等優(yōu)點，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。2．集成A/D轉(zhuǎn)換器ADC0804介紹 集成芯片ADC0804是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，其性能指標(biāo)為：8位分辨率，非線性誤差為，轉(zhuǎn)換時間為100us。 所示，其引腳含義為： 1腳：，片選信號，低電平有效。 2腳：，讀數(shù)據(jù)允許端，低電平有效。 3腳：，接受微機系統(tǒng)或其它數(shù)字系統(tǒng)控制芯片的啟動輸入端，低電平有效。 4腳、19腳：CLKIN、CLKR，時鐘信號輸入端。這兩端可通過外接電阻R和電容C組成振蕩時鐘，也可通過4腳輸入外部時鐘信號。 5腳：，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端，輸出跳低電平表示本次轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成。如果將、和三端相連，則可構(gòu)成A/D轉(zhuǎn)換器自動運行連續(xù)工作方式。 7腳：UIN+、UIN，被轉(zhuǎn)換模擬信號輸入端，允許差動輸入或不共地輸入。輸入電壓UIN= UIN+UIN，一般使用單端輸入，將UIN接地。 8腳：AGND，模擬地。 9腳：，參考電壓輸入端。該電壓可由外部電路提供，也可由內(nèi)部產(chǎn)生。在使用內(nèi)部基準(zhǔn)時，必須將9腳懸空。若9腳懸空時，輸入電壓UIN的上限值等于VCC。 10腳：DGND，數(shù)字地。 18~11腳：D7~D0，A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出端，該端輸出具有三態(tài)特性，D7為最高位（MSB），D0為最低位（LSB）。 20腳：VCC，芯片電源端，典型值為+5V。 所示。當(dāng)=0時，A/D轉(zhuǎn)換器被選中；和同時為低電平時，將ADC0804進行初始化，為轉(zhuǎn)換做準(zhǔn)備；在在由低跳高時，A/D開始轉(zhuǎn)換。經(jīng)過100us后，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，輸出信號變?yōu)榈碗娖?，此時當(dāng)和同時為低電平時，可獲得有效的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)D7~D0。 。該芯片電源電壓VCC=5V，采用內(nèi)部基準(zhǔn)源（電容是進一步穩(wěn)定基準(zhǔn)電源），電阻R和C組成振蕩電路，產(chǎn)生ADC0804所需要的時鐘信號，振蕩頻率，在圖示所取參數(shù)下，時鐘頻率約640kHz。、接地，、通過一開關(guān)控制轉(zhuǎn)換工作，該電路可實現(xiàn)每轉(zhuǎn)換一次結(jié)束后，將結(jié)果立即輸出，同時中斷請求端輸出一個低電平給，啟動下一次轉(zhuǎn)換。圖中開關(guān)供第一次轉(zhuǎn)換啟動用，啟動后將開關(guān)斷開。模擬信號的地與數(shù)字信號的地可以分開，也可以接在一起。 參考電壓端VREF/2和輸入電壓負(fù)端UIN用來確定轉(zhuǎn)換的動態(tài)范圍。相對于模擬地來說，UIN等于輸入電壓的下限。~，則UIN=，（V）。，對應(yīng)的輸出數(shù)字量全為0；，對應(yīng)的輸出數(shù)字量全為1。28 /