弗原創IT教育中心 硬件设计考虑的问题 选择分辨率(3~8位/9~12位/13位以上) ■确定精度(误差范围) A/D转换时间和路数 输入/输出特性和范围 电源种类和功耗 工作环境 ■接口是否方便
硬件设计考虑的问题 硬件设计考虑的问题 选择分辨率（3~8 位/9~12 位/13位以上） 确定精度（误差范围） 确定精度（误差范围） A/D转换时间和路数 转换时间和路数 输入 /输出特性和范围 输出特性和范围 电源种类和功耗 电源种类和功耗 工作环境 接口是否方便
弗原創IT教育中心 第16讲D/A转换器接口 16.1D/A转换器概述 DA转换器输入的是数字量,经转换后输出的是模拟量。 有关DA转换器的技术性能指标很多,例如绝对精度、相对精 度、线性度、输出电压范围、温度系数、输入数字代码种类 (二进制或BCD码)等。 1)分辩率 分辨率是DA转换器对输入量变化敏感程度的描述,与输 入数字量的位数有关。如果数字量的位数为n,则DA转换器 的分辨率为2η。这就意味着数/模转换器能对满刻度的2η输入 量作出反应
第16讲 D/A转换器接口 16.1 D/A转换器概述 D/A转换器输入的是数字量，经转换后输出的是模拟量。 有关D/A转换器的技术性能指标很多，例如绝对精度、相对精 度、线性度、输出电压范围、温度系数、输入数字代码种类 （二进制或BCD码）等。 1) 分辩率 分辨率是D/A转换器对输入量变化敏感程度的描述，与输 入数字量的位数有关。如果数字量的位数为n，则D/A转换器 的分辨率为2-n。这就意味着数/模转换器能对满刻度的2-n输入 量作出反应
弗原創IT教育中心 例如,8位数的分辨率为1256,10位数的分辨率为1/1024等 因此,数字量位数越多,分辨率也就越高,亦即转换器对输入 量变化的敏感程度也就越高。使用时,应根据分辨率的需要来 选定转换器的位数。DAC常可分为8位、10位、12位三种。 )建立时间 建立时间是描述DA转换速度快慢的一个参数,指从输入数字量 变化到输出达到终值误差±(1/2)LSB(最低有效位)时所需 的时间。通常以建立时间来表示转换速度
例如，8位数的分辨率为1/256，10位数的分辨率为1/1024等。 因此，数字量位数越多，分辨率也就越高，亦即转换器对输入 量变化的敏感程度也就越高。使用时，应根据分辨率的需要来 选定转换器的位数。DAC常可分为8位、10位、12位三种。 2) 建立时间 建立时间是描述D/A转换速度快慢的一个参数，指从输入数字量 变化到输出达到终值误差±（1/2）LSB（最低有效位）时所需 的时间。通常以建立时间来表示转换速度
弗原創IT教育中心 转换器的输出形式为电流时,建立时间较短;输出形式为 电压时,由于建立时间还要加上运算放大器的延迟时间,因此 建立时间要长一点。但总的来说,D/A转换速度远高于AD转换 速度,快速的DA转换器的建立时间可达1ps 3)接口形式 D/A转换器与单片机接口方便与否,主要决定于转换器本 身是否带数据锁存器。有两类DA转换器,一类是不带锁存器 的,另一类是带锁存器的。对于不带锁存器的D/A转换器,为了 保存来自单片机的转换数据,接口时要另加锁存器,因此这类 转换器必须在口线上;而带锁存器的DA转换器,可以把它看作 是一个输出口,因此可直接在数据总线上,而不需另加锁存器
转换器的输出形式为电流时，建立时间较短；输出形式为 电压时，由于建立时间还要加上运算放大器的延迟时间，因此 建立时间要长一点。但总的来说，D/A转换速度远高于A/D转换 速度，快速的D/A转换器的建立时间可达1 μs。 3) 接口形式 D/A转换器与单片机接口方便与否，主要决定于转换器本 身是否带数据锁存器。有两类D/A转换器，一类是不带锁存器 的，另一类是带锁存器的。对于不带锁存器的D/A转换器，为了 保存来自单片机的转换数据，接口时要另加锁存器，因此这类 转换器必须在口线上；而带锁存器的D/A转换器，可以把它看作 是一个输出口，因此可直接在数据总线上，而不需另加锁存器
弗原創IT教育中心 162典型DA转换器芯片DAc0832 DAC0832是一个8位DA转换器。单电源供电,从+5V~+1 V均可正常工作。基准电压的范围为±10V;电流建立时间为 μs;CMOS工艺,低功耗20mW。 DAC0832转换器芯片为20引脚,双列直插式封装,其引脚排 列图如图161所示。DAC0832内部结构框图如图162所示。该转 换器由输入寄存器和DAC寄存器构成两级数据输入锁存。使用 时,数据输入可以采用两级锁存(双锁存)形式,或单级锁存 (一级锁存,一级直通)形式,或直接输入(两级直通)形式
16.2 典型D/A转换器芯片DAC0832 DAC0832是一个8位D/A转换器。单电源供电，从+5 V～+15 V均可正常工作。基准电压的范围为±10 V；电流建立时间为 μs；CMOS工艺，低功耗20 mW。 DAC0832转换器芯片为20引脚，双列直插式封装，其引脚排 列图如图16.1所示。DAC0832内部结构框图如图16.2所示。 该转 换器由输入寄存器和DAC寄存器构成两级数据输入锁存。使用 时，数据输入可以采用两级锁存（双锁存）形式，或单级锁存 （一级锁存，一级直通）形式，或直接输入（两级直通）形式
弗原創IT教育中心 VCC WRI ILE AGND 18 WR2 XFER DI2 DAC DI4 DIl 083215 DIS DIO 2345678 DI6 Vref DI7 Rtb 12 lout DGND lout 图161DAC0832引脚图
DAC 0832 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CS VCC ILE WR2 XFER DI4 DI5 DI6 DI7 Iout2 Iout1 WR1 AGND DI3 DI2 DI1 DI0 Vref Rfb DGND 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 图16.1 DAC0832 16.1 DAC0832引脚图
弗原創IT教育中心 DIO 8位 8位 8位 Vref 输入 DAC lout D/A lout 寄存器 寄存器 转换器 DI7 Rtb LE & LEI AGND VCC & WRI DGND WR2 XFER 图162DAC0832内部结构框图
DI0 DI7 8位 寄存器 DAC 8位 D/A 转换器 8位 输入 寄存器 & & ILE & CS WR1 WR2 XFER LE1 LE2 Iout1 Iout2 Vref Rfb AGND DGND VCC … 图16.2 DAC0832 16.2 DAC0832内部结构框图
弗原創IT教育中心 此外,由三个与门电路组成寄存器输出控制逻辑电路,该 逻辑电路的功能是进行数据锁存控制,当=0时,输入数据被锁 存;当=1时,锁存器的输出跟随输入的数据 D/A转换电路是一个R-2RT型电阻网络,实现8位数据的转 换。对各引脚信号说明 如下: (1)D7~DI0:转换数据输入。 (2)CS:片选信号(输入),低电平有效。 (3)ILE:数据锁存允许信号(输入),高电平有效。 (4)R:第1写信号(输入),低电平有效
此外，由三个与门电路组成寄存器输出控制逻辑电路，该 逻辑电路的功能是进行数据锁存控制，当=0时，输入数据被锁 存；当=1时，锁存器的输出跟随输入的数据。 D/A转换电路是一个R-2R T型电阻网络，实现8位数据的转 换。对各引脚信号说明 如下： (1)DI7～DI0：转换数据输入。 (2) ：片选信号（输入），低电平有效。 (3) ILE：数据锁存允许信号（输入），高电平有效。 (4) WR1 ：第1写信号（输入），低电平有效。 CS
弗原創IT教育中心 上述两个信号控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁 存方式,当LE1和R=0时,为输入寄存器直通方式当 ILE=1和WRL=1时,为输入寄存器锁存方式 5)WR2:第2写信号(输入),低电平有效 (6FER:数据传送控制信号(输入),低电平有效。 上述两个信号控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁 存方式,当WR2=0和FER=0时,为DAC寄存器直通方式; 当WR2=1和FER=0时,为DAC寄存器锁存方式
上述两个信号控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁 存方式，当ILE=1 和 =0时，为输入寄存器直通方式；当 ILE=1 和 =1时，为输入寄存器锁存方式。 (5) ：第 2写信号（输入），低电平有效。 (6) ：数据传送控制信号（输入），低电平有效。 上述两个信号控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁 存方式，当 =0 和 =0时，为DAC寄存器直通方式； 当 =1 和 =0时，为DAC寄存器锁存方式。 WR 1 WR 1 WR 2 XFER WR 2 XFER WR 2 XFER
弗原創IT教育中心 (7) lout:电流输出1 (8)Iout2:电流输出2。 DAC转换器的特性之一是:Iou1+out2=常数。 (9)Rfb:反馈电阻端。 DAC0832是电流输出,为了取得电压输出,需在电压输 出端接运算放大器,Rb即为运算放大器的反馈电阻端。运算 放大器的接法如图16.3所示 (10)Vref:基准电压,其电压可正可负,范围是-10V +10V。 (11)DGND:数字地。 (12)AGND:模拟地
(7) Iout1：电流输出1。 (8) Iout2：电流输出2。 DAC转换器的特性之一是：Iout1+Iout2=常数。 (9) Rfb：反馈电阻端。 DAC 0832是电流输出，为了取得电压输出，需在电压输 出端接运算放大器，Rfb即为运算放大器的反馈电阻端。运算 放大器的接法如图16.3所示。 (10) Vref：基准电压，其电压可正可负，范围是-10 V～ +10 V。 (11) DGND：数字地。 (12) AGND：模拟地