集成D/A轉(zhuǎn)換器

發(fā)布時間:2024-03-12
數(shù)字系統(tǒng)只能處理數(shù)字信號。但在工業(yè)過程控制、智能化儀器儀表和數(shù)字通信等領(lǐng)域,數(shù)字系統(tǒng)處理的對象往往是模擬信號,因此,必須解決模擬信號與數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換問題。把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的器件稱為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器,把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的器件稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。
1.d/a轉(zhuǎn)換器的功能
數(shù)/模轉(zhuǎn)換器簡稱d/a轉(zhuǎn)換器或dac(digital to analog converter),其功能是把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。
2. d/a轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)與特性
(1)基本思想及電路結(jié)構(gòu)
① 基本思想
基本思想是把數(shù)字量的每一位代碼按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量,然后將代表各位數(shù)字量的模擬量相加,得到與數(shù)字量對應(yīng)的模擬量。
② 電路結(jié)構(gòu)
d/a轉(zhuǎn)換器主要由數(shù)字寄存器、模擬電子開關(guān)、解碼網(wǎng)絡(luò)、求和電路和基準(zhǔn)電壓源組成,一個n位d/a轉(zhuǎn)換器的一般結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1
圖中,數(shù)字寄存器用于存放n位數(shù)字量,寄存器輸出的每位數(shù)碼分別控制對應(yīng)位的模擬電子開關(guān),使之在解碼網(wǎng)絡(luò)中獲得與該位數(shù)碼權(quán)值對應(yīng)的模擬量送至求和電路,求和電路將各位權(quán)值對應(yīng)的模擬量相加,便可得到與n位數(shù)字量對應(yīng)的模擬量。
(2)轉(zhuǎn)換特性
d/a轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)字量與輸出模擬量之間的對應(yīng)關(guān)系稱為轉(zhuǎn)換特性。理想的d/a轉(zhuǎn)換器應(yīng)使輸出模擬量與輸入數(shù)字量成正比。設(shè)輸入數(shù)字量d=dn-1…d1d0,輸出模擬量用a表示,則輸出與輸入之間的關(guān)系為
式中,k為轉(zhuǎn)換比例系數(shù)。
 3.d/a轉(zhuǎn)換器的類型與參數(shù)
(1)常用類型
集成d/a轉(zhuǎn)換器有許多類型和不同的分類方法。從電路結(jié)構(gòu)來看,各類集成d/a轉(zhuǎn)換器至少都包括電阻解碼網(wǎng)絡(luò)和電子開關(guān)兩個基本組成部分。
根據(jù)電阻解碼網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不同,d/a轉(zhuǎn)換器可分成權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、r-2r正梯形電阻網(wǎng)絡(luò)和r-2r倒梯形電阻網(wǎng)絡(luò)d/a轉(zhuǎn)換器等類型;根據(jù)電子開關(guān)的不同,又可分成cmos電子開關(guān)和雙極型電子開關(guān)d/a轉(zhuǎn)換器;根據(jù)輸出模擬信號的類型,d/a轉(zhuǎn)換器可分為電流型和電壓型兩種。
隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,d/a轉(zhuǎn)換器在電路結(jié)構(gòu)、性能等方面都得到了不斷改進(jìn),種類越來越多,功能越來越強(qiáng)。
(2)主要參數(shù)
衡量d/a轉(zhuǎn)換器性能的主要參數(shù)有分辨率、非線性誤差、絕對精度和建立時間。
4.典型芯片及應(yīng)用
(1)典型芯片
集成d/a轉(zhuǎn)換器dac0832是一種常用的芯片,dac0832是采用cmos工藝制作的8位d/a轉(zhuǎn)換器,采用20引腳雙列直插式封裝,并與微處理器完全兼容。該芯片的引腳排列如圖2所示。
圖2
① 引腳功能
dac0832共有20條引腳,各引腳線功能如下。
d7~d0:數(shù)字信號輸入端,d7為最高位,d0為最低位。
:控制信號輸入端。
vr:參考電壓輸入端,電壓值可在+10v~-10v范圍內(nèi)選擇。
vcc:電源電壓輸入端,電壓值可在+5v~+15v范圍內(nèi)選擇,最佳工作狀態(tài)為+15v。
iout1、iout2:電流輸出端,因芯片內(nèi)部不包含運算放大器,所以,iout1和iout2應(yīng)分別和外接運算放大器的反相輸入端和同相輸入端相連接。
rfb:反饋電阻引出端,因rfb與iout1間有內(nèi)部反饋電阻,故運算放大器的輸出端可直接接到rfb端。
agnd:模擬信號接地端。
dgnd:數(shù)字信號接地端。
② 工作方式
通過對控制信號輸入端作不同的連接,可使dac0832工作在3種不同工作方式。
雙緩沖方式:輸入數(shù)字量進(jìn)行兩級緩沖。
單緩沖方式:輸入數(shù)字量只進(jìn)行一級緩沖。
直通方式:輸入數(shù)字量不進(jìn)行緩沖。
(2)應(yīng)用
d/a轉(zhuǎn)換器廣泛應(yīng)用于i/o接口電路及數(shù)字化儀表中。
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