數(shù)模(d/a)轉(zhuǎn)換器用于數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換,其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 數(shù)模(d/a)轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)
d/a轉(zhuǎn)換器主要由受數(shù)字控制的開關(guān)及電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。當(dāng)輸入的數(shù)字量發(fā)生變化時,受其控制的開關(guān)改變電阻網(wǎng)絡(luò)而輸出與之相對應(yīng)的電壓或電流。當(dāng)輸出的模擬量為電流時,需外接的運算放大器將其轉(zhuǎn)換為電壓量。
如d/a轉(zhuǎn)換器僅由受數(shù)字控制的開關(guān)及電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,在內(nèi)部沒有數(shù)據(jù)鎖存器,稱為不帶鎖存器的d/a轉(zhuǎn)換器。這類d/a轉(zhuǎn)換器采用并行數(shù)據(jù)輸入的形式,當(dāng)外界的數(shù)據(jù)變化時,其模擬輸出隨之發(fā)生變化。
如d/a轉(zhuǎn)換器除了包括開關(guān)及電阻網(wǎng)絡(luò)外,還包括了輸入數(shù)字鎖存器。當(dāng)輸入的數(shù)字量進入鎖存器后其輸出電壓或電流才隨之變化,稱為帶鎖存器的d/a轉(zhuǎn)換器。數(shù)據(jù)輸入可采用并行或串行的方式,并行方式的帶鎖存器的d/a轉(zhuǎn)換器能直接與cpu的數(shù)據(jù)總線相連,而串行方式的d/a轉(zhuǎn)換器必須通過串行接口才能與cpu相連,串行接口采用了類似于spi、i2c的通信標(biāo)準(zhǔn)。
d/a轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)包括:
1.分辨率
指滿量程信號能分成的級數(shù)和階梯的大小??捎胐/a轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)字的位數(shù)來表示。對于n位的d/a轉(zhuǎn)換器,其分辨率為滿刻度的 1/2n。
2.精度
分絕對精度與相對精度,是由于非線性、零點刻度、滿量程刻度及溫漂等因素引起的誤差。表示 d/a轉(zhuǎn)換器實際輸出與其理論值的誤差,可折合成數(shù)字量的位數(shù)表示。需注意的是,分辨率與精度是兩個概念,分辨率指的是輸入數(shù)字的位數(shù),而精度指的是誤差。實際的d/a轉(zhuǎn)換器的分辨率和精度可用不同的位數(shù)表示。
3.建立時間
輸入數(shù)據(jù)到輸出達(dá)到輸出值±lsb/2所需的時間。滿量程建立時間指原先輸出為零,輸入一數(shù)字量使輸出達(dá)到最大輸出值±lsb/2所需的時間。
4.線性誤差
輸出值對穿過d/a轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)移特性曲線零點和滿量程點兩端點的直線的最大偏離。通常由滿量程的百分率或最低位(lsb)的分?jǐn)?shù)來表示。如±lsb/2。
5.輸出極性及范圍
輸出極性有單極性與雙極性兩種。其輸出范圍與參考電壓有關(guān)。對于電流輸出的d/a轉(zhuǎn)換器,需用運算放大器將其轉(zhuǎn)換為電壓,因而輸出范圍與轉(zhuǎn)換電路也有關(guān)。