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1、2.0引言1.模拟量输出通道的任务-----把计算机处理后的数字量信号转换成模拟量电压或电流信号,去驱动相应的执行器,从而达到控制的目的;2.模拟量输出通道(称为D/A通道或AO通道)构成-----一般是由接口电路.数/模转换器(简称D/A或DAC)和电压/电流变换器等;3.模拟量输出通道基本构成--多D/A结构(图2-1(a))和共享D/A结构(图中2-1(b))第二章(2)计算机控制系统的模拟量输出通道(后向通道)及功率接口技术1图2-1(a)多D/A结构接口电路通道1通道nD/AD/AV/IV/IPC总线特点:1.一路输出通道使用一个D/A转换器2.D/A转换器芯片内部一般
2、都带有数据锁存器3.D/A转换器具有数字信号转换模拟信号.信号保持作用4.结构简单,转换速度快,工作可靠,精度较高,通道独立5.缺点是所需D/A转换器芯片较多2接口电路通道1通道nD/AV/IV/I多路开关采样保持器采样保持器(b)共享D/A结构PC总线图2-1特点:1.多路输出通道共用一个D/A转换器2.每一路通道都配有一个采样保持放大器3.D/A转换器只起数字到模拟信号的转换作用4.采样保持器实现模拟信号保持功能5.节省D/A转换器,但电路复杂,精度差,可靠低.占用主机时间3一.如何正确选择DA器件 ?二.如何应用DA器件 ?2.1DA转换技术注意事项1.速度和精度2.数字接
3、口3.输出类型4.基准电压5.功耗6.封装7.满幅度输出8.价格41.“转换速度”这一指标仅适用于A/D转换器,D/A转换器可以忽略不计转换时间.速度应根据输出信号的最高频率确定,保证转换器的转换时间要高于系统要求的输出频率.52.“量化误差”和“精度”是同一个概念的两种说法,它们之间没有区别.其次,“分辨率”和“量化误差”的概念虽然有联系,但并不相同.“分辨率”是指转换器对输人的模拟量或输出的数字量之分辨能力,是对转换量变化敏感程度的描述.转换器的分辨率通常用位数来表示,如8位,10位,12位等.对于n位转换器,其实际分辨率为模拟量满量程的1/2N.“精度”是由转换器转换分辨率
4、所造成的误差,或者说是真实值与转换值之间的误差.“精度”与系统中所测量控制的信号范围有关,但估算时要考虑到其他因素,转换器位数应该比总精度要求的最低分辩率高一位.63.输出类型：数字接口方式 接口有并行/串行之分,串行又有SPI,I2C等多种不同标准.不带输入数据锁存器的D/A转换器,CPU必须通过锁存器与D/A转换器传送数据.复习:无三态输出功能的A/D转换器,应当通过三态缓冲器与CPU传送数据.NOTE:DA器件输出的模拟信号有电压和电流两种.74.基准电压： 有内/外基准和单/双基准之分.D/A转换中,参考电压源是唯一影响输出结果的模拟参量.目前大多数参考电压源均由带温度补
5、偿的齐纳二极管构成.近年来又出现了一种新颖的精密参考电压源——能隙恒压源.5.功耗：一般CMOS工艺的芯片功耗较低,对于电池供电的手持系统对功耗要求比较高的场合一定要注意功耗指标.86.封装(FOOTPRINT)：常见的封装是DIP,现在表面安装工艺的发展使得表贴型SOP封装的应用越来越多.7.满幅度输出(Rail-to Rail)新近业界出现的新概念,最先应用于运算放大器领域,指输出电压的幅度可达输入电压范围.在DA中一般是指输出信号范围可达到电源电压范围.92.2后向通道D/A转换器接口(1)D/A转换器的工作原理(2)D/A转换器的性能指标(3)典型芯片DAC0832及其应
6、用102.2.1D/A转换器工作原理(了解)现以4位D/A转换器为例说明其工作原理,如图所示.11假设D3D2D1D0为1111,则开关BS3.BS2.BS1.BS0全部与“1”端相连.根据电路基础理论,有：由于开关BS3～BS0的状态是受要转换的二进制数D3D2D1D0控制的,并不一定全是“1”.因此,可以得到通式：12考虑到放大器反相端为虚地,故：选取Rfb=R,可以得到：对于n位D/A转换器,它的输出电压VOUT与输入二进制数B(Dn-1～D0)的关系式可写成：结论：由上述推导可见,输出电压除了与输入的二进制数有关,还与运算放大器的反馈电阻Rfb以及基准电压VREF有关.1
7、32.2.2D/A转换器的性能指标D/A转换器性能指标是衡量芯片质量的重要参数,也是选用D/A芯片型号的依据.主要性能指标有：(1)分辨率(2)转换精度(3)偏移量误差(4)稳定时间14(1)分辨率Resolution:D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量,即当输入数字发生单位数码变化时所对应输出模拟量的变化量,它取决于能转换的二进制位数,数字量位数越多,分辨率也就越高.其分辨率与二进制位数n呈下列关系：分辨率=满刻度值/(2n-1)=VREF/2n有时就用位数来表示分辨率(2)
