微机原理与接口技术教学全套课件第3版 汪吉鹏电子教案 11.ppt

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1、11.3多路模拟开关及采样保持电路11.2A/D转换器11.1D/A转换器接口第11章数/模、模/数转换器的接口设计11.1.1D/A转换器工作原理11.1D/A转换器接口D/A转换器是指将数字量转换为模拟量的电路，一般集成在一块芯片上。D/A转换器的工作原理有多种，但功能相同，输出的模拟量与输入的数字量一般成线性正比关系。下面以Ｔ形电阻解码网络为例介绍D/A转换器的工作原理。１个４位Ｔ形电阻解码网络Ｄ／Ａ转换器的组成原理如下图所示。图中，R和2R两种阻值的电阻构成Ｔ形网络，ＶＲＥＦ为基准电压，S0、S1、S2、S3是模拟开关，它们分别受输入代码D0、D1、D2、D3的控制，Di=1,开

2、关向左闭合；Di=0，开关向右闭合。电流各自流入Ａ0、Ａ1、Ａ2、Ａ3４个节点。图中S0开关接通而其余开关断开,即数学输入为D为0001B。T形电阻解码网络D/A转换器由于任一节点的3个分支的等效电阻都是2R，由电路知识知，任一分支流进节点的电流值都为Ｉ=VREF/（3R）。此电流经A0、A1、A2、A3共４个节点被４次均分后得到I/16，并注入运算放大器电路，进而将电流信号转换为电压信息。现假定反馈电阻RFB为３R，则运算放大器的输出电压为：根据叠加原理，可以得出Ｄ为任意４位数时Ｄ／Ａ转换器的输出电压为：可见，输出电压大小与D3、D2、D1、D0成正比，而极性与VREF相反。11.1.

3、2D/A转换器性能指标目前DAC的种类较多，制作工艺不同，按输入数据字长可分为8位、10位、12位及16位等。按输出形式可分为电压型和电流型等。按结构可分为有数据锁存器和无数据锁存器两类。不同类型的DAC在性能上的差异较大，适用的场合也不尽相同。因此，搞清楚D/A转换器的一些技术参数是必要的。DAC主要有以下性能指标：（1）分辨率分辨率与D/A转换器能够转换的二进制数据的位数n有关，表示为输出满量程电压与2的比值，它反映了输出模拟电压的最小变化量。例如，具有12位分辨率的DAC，如果转换后的满量程电压为5V，则它能分辨的最小电压为U=5/2=5/4096=1.22mV（2）转换精度转换精

4、度是指D/A转换器在整个工作区间实际的输出电压与理想输出电压之间的偏差，可用绝对精度或相对精度来表示。一般采用数字量的最低有效位±1/2LSB作为衡量单位。对于n=8位的DAC而言，若精度为±1/2LSB，满量程电压为U=5V，则其最大绝对误差为U=±1/2×U/2=±1/2×5/2=±0.01V相对误差为以上最大偏差与满量程电压之比的百分数：ΔU=±1/2×（U/2）/U=±1/2=±0.20%（3）转换时间（4）线性误差指从数字量输入到完成转换，输出达到最终误差±1/2LSB并稳定为止所需要的时间，也称为稳定时间。不同类型的D/A转换器转换速度差别较大，一般电流型D/A转换器较之电压

5、型D/A转换器速度快一些。D/A转换器在工作范围内的理想输出是与输入数字量成正比的一条直线。由于误差的存在，实际输出的模拟量是一条近似直线的曲线。实际的模拟输出与理想直线的最大偏移就是线性误差。一般该误差应小于1/2LSB。D/A转换器的其它性能指标还有输出电压范围、输出极性、数字输入特性、工作环境条件等。8位DAC电路实例：通常我们除关心转换器的速度外，主要关心转换器的分辨率。目前较常见的D/A转换器转换的位数有8位、10位、12位及16位等。下面介绍8位D/A转换器DAC0832。1．DAC0832的特性DAC0832是利用CMOS/Si-Cr工艺制造的电流输出型8位D/A转换器，具

6、有两个输入数据寄存器，它可以与各种CPU相接口。其主要特性如下：（1）分辨率为8位；（2）电流稳定时间1μs；（3）可单、双缓冲数据输入或直接数据输入；（4）只需在满量程下进行线性调整；（5）单一电源供电（+5~+15V）；（6）低功耗（20mW）。11.1.3D/A转换芯片2.DAC0832的引脚与结构DI0~DI7：数据输入。CS：片选信号，低电平有效。DAC0832引脚DAC0832的引脚如右图所示，各引脚功能如下：ILE：数据寄存器允许，高电平有效。IOUT1:输出电流1，与数字量的大小成正比。IOUT2:输出电流2，与数字量的反码成正比。XFER:数据传送信号，低电平有效。WR

7、1:输入寄存器写选通信号，低电平有效。WR1与CS同时有效时将输入数据装入输入寄存器。WR2:DAC寄存器写选通信号，低电平有效。WR2与XFER同时有效时将输入寄存器的数据装入DAC寄存器。VCC：电源输入引脚，电压范围为+5~+15V。AGND：模拟地。DGND：数字地。Rfb：反馈电阻输入引脚，反馈电阻在芯片内部，可与运算放大器的输出直接相连。VREF：基准电源输入引脚。DAC0832在不同信号组合的控制之下可实现直通、单缓冲