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6.1.2 D/A转换电路在系统中的作用
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6.2 D/A转换基本原理
数/模转换就是将数字量转换成与它成正 比的模拟量。 数字量： (D3D2D1D0)2＝(D3×23＋D2×22＋D1×21＋D0×20)10 (1101) 2 ＝(1×23＋1×22＋0×21＋1×20)10
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WR2： DAC寄存器写选通输入线， 负脉冲有效, 当 XFER为”0”时，WR2有效信号可将当前 输入锁存器的输出状态传送到DAC寄存器中。 Iout1： 电流输出线，当输入全为1时Iout最大。 Iout2： 电流输出线，Iout2+Iout1为常数。 Rfb： 反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值 可调整转换满量程精度。 Vref ： 基准电压输入端，Vref取值范围为－ 10V～+10V。 VCC： 电源电压端，Vcc取值范围为+5V～ +15V。 Agnd： 模拟地。 Dgnd： 数字地。
cs
WR1 AGND D3 D2 D1 D0 Vref Rfb DGND
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
20 19 18 17 16 15 14 13 12 11
Vcc ILE WR2 XFER D4 D5 D6 D7 Iout2 Iout1
图6-4 DAC0832外引脚图
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图6-5 DAC0832组成的锯齿波发生器
图6-6 DAC0832 组成的锯齿波发生器
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8位二进制加法计数器从全 “0”加到全“1”，电路的模拟输 出电压uo由0V增加到最大值。 如果计数脉冲不断，则可在 电路的输出端得到周期性的锯齿 波。
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6.6
（一）
本情景任务
用仿真软件proteus做一个简单的电 压D/A转换电路。使用DAC0832芯片。 （二）设计一个正弦波信号发生器，在一 定范围内调节信号频率和振幅。焊接电路 板，下载程序，实现设计。 （三）问题与思考，任务拓展。模拟用户 需求，提出更加细致要求，如增加转换通 道，输出信号范围大幅度变化等等。
1 n 2 1
位数越多，能够分辨的最小输出电压变化量就 越小，分辨率就越高。也可用位数n来表示分辨率。
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2. 转换速度
D/A转换器从输入数字量到转换成稳定的模拟 输出电压所需要的时间称为转换速度。
不同的 DAC 其转换速度也是不相同的，一般约 在几微秒到几十微秒的范围内。
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3. 转换精度 转换精度是指电路实际输出的模拟电压值和理论 输出的模拟电压值之差。通常用最大误差与满量程 输出电压之比的百分数表示。通常要求 D/A 转换器 的误差小于ULSB/2。 例如，某 D/A 转换器满量程输出电压为 10V ，如 果 误 差 为 1% ， 就 意 味 着 输 出 电 压 的 最 大 误 差 为 ±0.1V。百分数越小，精度越高。 转换精度是一个综合指标，包括零点误差、增益 误差等，它不仅与 D/A 转换器中元件参数的精度有 关，而且还与环境温度、集成运放的温度漂移以及 D/A转换器的位数有关。
I I I I I D 3 D 2 D1 D 0 2 4 8 16
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由于从UREF向网络看进去的等效电阻是R，因
此从UREF流出的电流为：
I U
REF
R
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故 ：
UREF 3 2 1 0 I 4 (D 32 D22 D12 D02 ) 2 R
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双向模拟开关 1. 电路组成 D ＝1 时接运放 求和集成运 电路由解码网络、模拟开关、求和放大器和基准 D＝0时接地 算放大器 电源组成。
6.3 DAC工作原理
基准参 考电压
R－2R倒T 形电阻解 码网络
图6-2 倒T型电阻网络DAC工作原理图
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2. 工作原理
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6.5
集成D/A转换器及其接口设计
常 用 的 集 成 DAC 有 DAC0832 、 DAC0808 、 DAC1230等，这里仅对DAC0832作简要介绍。 1. D/A转换器DAC0832 DAC0832是八位D／A转换器件，片内带数据锁 存器，电流输出，输出电流建立时间为 1μs，功耗为20mw。
接加到运算放大器的输入端，它们之间不存在传
输上的时间差，故该电路具有较高的工作速度。
因此，这种形式的DAC目前被广泛的采用。
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6.4 DAC的主要技术参数
1.分辨率 分辨率是指输出电压的最小变化量与满量程输出 电压之比。 输出电压的最小变化量就是对应于输入数字量最 低位为1，其余各位均为0时的输出电压。 满量程输出电压就是对应于输入数字量全部为 1 时的输出电压。 对于n位D/A转换器，分辨率可表示为： 分辨率 ＝
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因此输出电压可表示为 ：
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对于n位的倒T形电阻网络DAC，则 ：
由此可见，输出模拟电压uO与输入数字量D成 正比，实现了数模转换。
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电路特点：
（ 1 ）解码网络仅有 R和 2R两种规格的电阻，
这对于集成工艺是相当有利的； （2）这种倒T形电阻网络各支路的电流是直
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4.
Hale Waihona Puke 非线性误差通常把 D/A 转换器输出电压值与理想输出电压值 之间偏差的最大值定义为非线性误差。
D/A转换器的非线性误差主要由模拟开关以及 运算放大器的非线性引起。
5. 温度系数
在输入不变的情况下，输出模拟电压随温度变化 而变化的量，称为DAC的温度系数。
一般用满刻度的百分数表示温度每升高一度输 出电压变化的值。
模拟量： uo＝K(D3×23＋D2×22＋D1×21＋D0×20)10 uo＝K(1×23＋1×22＋0×21＋1×20)10 (K为比例系数)
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组成D/A转换器的基本指导思想：将数字量按 权展开相加，即得到与数字量成正比的模拟量。
图6-1 n位D/A转换器方框图
D/A转换器的种类很多,主要有： 权电阻网络DAC、 T形电阻网络DAC 倒T形电阻网络DAC、 权电流DAC
情景6：数模转换电路
6.1 数模转换电路的作用 6.2 D/A转换基本原理
6.3 D/A转换器工作原理
6.4 DAC的主要技术参数
6.5 集成D/A转换器及其接口设计
6.6 本情景任务
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6.1.1 D/A转换中的基本概念
数字量：一类物理量的变化在时间上和数量上都 是离散的。它们的变化在时间上是不连续的，总 是发生在一系列离散的瞬间。同时，它们的数值 大小和每次的增减变化都是某一个最小数量单位 的整数倍，而小于这个最小数量单位的数值没有 任何物理意义。这一类物理量叫做数字量。 从数字信号到模拟信号的转换称为数/模转换 （简称D/A转换），实现数/模转换的电路称为D/A 转换器（简称DAC）。 从模拟信号到数字信号的转换称为模/数转换 （简称A/D转换），实现模/数转换的电路叫做A/D 转换器（简称ADC）；
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DAC0832的主要性能参数如下：
分辨率：8位 线性误差：±(1/2)LSB（LSB表示输入数字量最低 位），若用输出电压满刻度范围FSR的百分数表示则 为0.05%FSR。 转换速度：1μs 温度系数：0.001%/℃
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2. 应用举例 （组成锯齿波发生器）
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D0 D7
ILE CS
WR1
输入 寄存器
8位
寄存器
8位 DAC
转换器
8位 D/A
Vref Iout2 Iout1
& & &
Rfb
AGND DGND Vcc
XFER
WR2
图6-3 DAC0832内部逻辑结构框图
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D7—D0： 数据输入线，TTL 电平，输入有效保持时间应大 于90ns ILE： 数据锁存允许控制信 号输入线，高电平有效。 CS： 片选信号输入线，低 电平有效。 WR1： 输入锁存器写选通输 入线，负脉冲有效，在ILE， CS信号有效时, WR1为”0”时 可将当前D7—D0状态锁存到 输入锁存器。 XFER： 数据传输控制信号 输入线，低电平有效。
由于集成运算放大器的电流求和点Σ为虚地， 所以每个2R电阻的上端都相当于接地，从网络的A、
B、C点分别向右看的对地电阻都是2R。
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因此流过四个2R电阻的电流分别为I/2、I/4、 I/8、I/16。电流是流入地，还是流入运算放大器， 由输入的数字量Di通过控制电子开关Si来决定。故 流入运算放大器的总电流为：