【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(shí)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(jiàn)D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，分辨能力越高（分辨率越小）。實(shí)際中有時(shí)也常用位數(shù)表示分辨率。（2）精度精度是實(shí)際輸出值與理論值之差。這種誤差是由轉(zhuǎn)換過(guò)程產(chǎn)生的各種誤差。主要包括①非線(xiàn)性誤差：它是電子開(kāi)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(yùn)算放大器漂移產(chǎn)生的誤差。 誤差可用絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差來(lái)表示。所謂絕對(duì)誤差就是實(shí)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(duì)誤差等于輸入為00…01時(shí)輸出模擬電壓的一半。所謂相對(duì)誤差是絕對(duì)誤差與滿(mǎn)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(shí)間ts和轉(zhuǎn)換速率SR。① 建立時(shí)間ts。指輸入數(shù)字量變化時(shí)，輸出電壓達(dá)到某一規(guī)定值所需要的時(shí)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(hào)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(yùn)算放大器時(shí)，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(gè)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(yùn)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(shí)間，其最大值為 式中是輸出模擬電壓的最大值。2. 常見(jiàn)D/A轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理目前常見(jiàn)的D/A轉(zhuǎn)換器有二進(jìn)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(kāi)關(guān)樹(shù)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(jìn)制數(shù)控制的權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/ 所示。由于運(yùn)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(guò)每個(gè)電阻支路上的電流分別為： ， ， ， 每條支路的電流分別受對(duì)應(yīng)一位二進(jìn)制數(shù)控制，當(dāng)二進(jìn)制數(shù)為1時(shí)，該支路電流流進(jìn)運(yùn)算放大器反相端，否則流進(jìn)接地端。所可表示為： 取，則輸出電壓u0為可見(jiàn)輸出電壓正比于輸入二進(jìn)制數(shù)，實(shí)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(jìn)制數(shù)時(shí)，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(jìn)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(yùn)算放大器的虛短特性，無(wú)論開(kāi)關(guān)S3~S0處于何位置，從虛線(xiàn)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(yùn)算放大器電路的求和特性，輸出電壓u0的表達(dá)式為： 取RF=R，則：可見(jiàn)輸出模擬電壓正比于輸入二進(jìn)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(mǎn)量程誤差為177。1LSB，轉(zhuǎn)換時(shí)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(jiǎn)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(jìn)制數(shù)端加上8位二進(jìn)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(guò)外接集成運(yùn)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(dá)式為： 實(shí)驗(yàn)12 A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)驗(yàn)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(jìn)制數(shù)的電路。A/D轉(zhuǎn)換器的類(lèi)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(lèi)型的A/D轉(zhuǎn)換器，其應(yīng)用場(chǎng)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(chēng)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(lái)描述轉(zhuǎn)換精度。① 分辨率。分辨率以輸出二進(jìn)制或十進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示，它說(shuō)明A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入模擬電壓的分辨能力。輸出為n位二進(jìn)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(hào)的等級(jí)是2n個(gè)。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(duì)誤差的形式給出，它表示實(shí)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(duì)誤差≤177。LSB/2，其含義是A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)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(shí)間來(lái)表示。所謂轉(zhuǎn)換時(shí)間是從轉(zhuǎn)換控制信號(hào)到來(lái)開(kāi)始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字量所經(jīng)歷的時(shí)間。A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度主要取決于電路的類(lèi)型，不同類(lèi)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(qiáng)，非常適合轉(zhuǎn)換緩慢變化的信號(hào)；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(diǎn)，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(xiàn)性誤差為，轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us。 所示，其引腳含義為： 1腳：，片選信號(hào)，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(jī)系統(tǒng)或其它數(shù)字系統(tǒng)控制芯片的啟動(dòng)輸入端，低電平有效。 4腳、19腳：CLKIN、CLKR，時(shí)鐘信號(hào)輸入端。這兩端可通過(guò)外接電阻R和電容C組成振蕩時(shí)鐘，也可通過(guò)4腳輸入外部時(shí)鐘信號(hào)。 5腳：，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)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(dòng)運(yùn)行連續(xù)工作方式。 7腳：UIN+、UIN，被轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)輸入端，允許差動(dòng)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(shí)，必須將9腳懸空。若9腳懸空時(shí)，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(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器被選中；和同時(shí)為低電平時(shí)，將ADC0804進(jìn)行初始化，為轉(zhuǎn)換做準(zhǔn)備；在在由低跳高時(shí)，A/D開(kāi)始轉(zhuǎn)換。經(jīng)過(guò)100us后，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，輸出信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)當(dāng)和同時(shí)為低電平時(shí)，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(jìn)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(shí)鐘信號(hào)，振蕩頻率，在圖示所取參數(shù)下，時(shí)鐘頻率約640kHz。、接地，、通過(guò)一開(kāi)關(guān)控制轉(zhuǎn)換工作，該電路可實(shí)現(xiàn)每轉(zhuǎn)換一次結(jié)束后，將結(jié)果立即輸出，同時(shí)中斷請(qǐng)求端輸出一個(gè)低電平給，啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換。圖中開(kāi)關(guān)供第一次轉(zhuǎn)換啟動(dòng)用，啟動(dòng)后將開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。模擬信號(hào)的地與數(shù)字信號(hào)的地可以分開(kāi)，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(lái)確定轉(zhuǎn)換的動(dòng)態(tài)范圍。相對(duì)于模擬地來(lái)說(shuō)，UIN等于輸入電壓的下限。~，則UIN=，（V）。，對(duì)應(yīng)的輸出數(shù)字量全為0；，對(duì)應(yīng)的輸出數(shù)字量全為1。28 /