一、dac的基本原理
將輸入數(shù)字量變換成模擬量輸出。 基本思路:將輸入的二進(jìn)制數(shù)按其位權(quán)的大小先轉(zhuǎn)換成與之成正比的電流量(i),然后將該電流再轉(zhuǎn)換成模擬量電壓輸出(v),即d→i,i→v輸出。
實(shí)現(xiàn)數(shù)字量—模擬量轉(zhuǎn)換的電路框圖:
d/a轉(zhuǎn)換特性圖
三位二進(jìn)制數(shù)字量輸入和模擬量輸出的關(guān)系:
圖中輸出模擬量的最小增量vlsb表示輸入數(shù)字量中最低位為“1”時(shí)的模擬電壓大小。
二、四位倒t網(wǎng)絡(luò)d/a轉(zhuǎn)換器
其特點(diǎn)是只有二種電阻阻值,精度可以做得很高;由于運(yùn)放的反相輸入端為虛地特性,開(kāi)關(guān)切換時(shí)流過(guò)支路電流不變,只是流向反相端還是流向地端,所以沒(méi)有過(guò)渡過(guò)程,轉(zhuǎn)換速很快。
由圖可知;網(wǎng)絡(luò)部分的總電阻為r,而流過(guò)參考電源vref的總電流為:,而流過(guò)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流依次降低一半,即流過(guò)每一個(gè)支路的電流依次為:。當(dāng)輸入二進(jìn)制數(shù)的某一位高電平時(shí),對(duì)應(yīng)支路的電流流向反相端,反之流向地。因此流向反相端的電流有:
又因?yàn)椋?,所以輸出電壓有?br>輸入為n位數(shù)字量時(shí):
當(dāng)r=rf時(shí):
這種d/a轉(zhuǎn)換器的典型產(chǎn)品是ad7520(10位的一片d/a轉(zhuǎn)換器)
三、正負(fù)模擬量輸出的dac電路
當(dāng)正負(fù)的數(shù)字量輸入時(shí),要求有正負(fù)的模擬量出。前面我們介紹過(guò),一個(gè)正負(fù)數(shù)可以用補(bǔ)碼表示。因此,一個(gè)用補(bǔ)碼輸入的正、負(fù)數(shù),如何轉(zhuǎn)換成正、負(fù)輸出的模擬量呢?
現(xiàn)以一個(gè)三位二進(jìn)制補(bǔ)碼為例加以說(shuō)明,3位二進(jìn)制補(bǔ)碼可以表示為從+3到-4之間的任何一個(gè)十進(jìn)制整數(shù)。
三位二進(jìn)制補(bǔ)碼輸入時(shí)與之對(duì)應(yīng)的偏移碼和d/a轉(zhuǎn)換器輸出間的關(guān)系表:
能得到雙極性輸出電壓的電路如圖,它是將補(bǔ)碼輸入后,最高位求反,并設(shè)置了偏移電路來(lái)實(shí)現(xiàn)雙極型電壓輸出的。
電路說(shuō)明:當(dāng)輸入補(bǔ)碼d2d1d0=000,偏移碼=100時(shí),使=0。因此,應(yīng)調(diào)節(jié)rb的值,使ib=imsb=vb/rb,輸出模擬電壓為0。
而在其它數(shù)字量輸入的情況下,輸出模擬量有:
,
式中的imax為偏移碼全為1時(shí)的總電流。
對(duì)n位的雙極型d/a轉(zhuǎn)換電路,則有:
輸出模擬電壓為:
四、集成d/a轉(zhuǎn)換器dac0832應(yīng)用舉例
特點(diǎn):8位分辨率,與8位微機(jī)兼容,價(jià)格低,接口簡(jiǎn)單,轉(zhuǎn)換控制容易,電路為r-2r t型電阻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等。
外形和內(nèi)部電路如圖:
d7~d0是數(shù)字量輸入端,vref外接參考電壓,可正、可負(fù)。iout1和iout2是電流輸出端,接運(yùn)算放大器。內(nèi)部和分別是兩個(gè)寄存器的鎖存控制端,當(dāng)由1變0時(shí), d7~d0輸入數(shù)據(jù)送入8位輸入寄存器,當(dāng)由1變0時(shí),8位輸入寄存器的數(shù)據(jù)鎖存至8位dac寄存器,并使8位dac轉(zhuǎn)換器的輸出發(fā)生相應(yīng)的變化。
dac0832與8031單片機(jī)連接電路:
其中,dac0832的輸入數(shù)字量以及轉(zhuǎn)換所需的各控制信號(hào)都來(lái)自單片機(jī)8031。
電路進(jìn)行兩路d/a轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)雙緩沖器的同步方式連接。其工作原理如下:cpu的p0口p0~p7分時(shí)向dac0832(1)和dac0832(2)送出要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量,鎖存在各自的輸入鎖存器中,然后cpu同時(shí)向兩片dac0832發(fā)出轉(zhuǎn)換控制信號(hào),使兩個(gè)d/a轉(zhuǎn)換器輸入寄存器中的數(shù)據(jù)打入dac寄存器,實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出模擬量。由于該dac是電流型輸出,所以,用運(yùn)放實(shí)現(xiàn)i/v轉(zhuǎn)換,輸出為模擬電壓信號(hào)。電路采用二級(jí)運(yùn)放放大。如果參考電壓vref為正電壓時(shí),第一級(jí)運(yùn)放輸出0~-5v模擬電壓,而第二級(jí)輸出-5v~+5v的模擬電壓。