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11 DA转换器

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模拟量和数字量的转换—D_A转换器(电子技术课件)

模拟量和数字量的转换—D_A转换器(电子技术课件)
1

2 LSB
FSR
1
2
≤ 0.05%，即 ×
1
2 −1
≤ 0.05% ⇒
1
由于10位D/A转换器分辨率为 10
2 −1
的D/A转换器。
=
1
2 −1
1
1023
≤ 0.1%。
= 0.097%，故应取十位或十位以上
总结
DAC主要技术指标： VLSB 、 VFSR 、分辨率、转换速度、
转换精度
倒T形电阻网络D/A转换器
位数比较多时问题更突出。难以在极为宽广的阻值范围内保证每个电阻
都有很高的精度，对制作集成电路不利且影响转换器精度。
总结
权电阻网络DAC：结构比较简单，所用电阻元件数很少。
但各个电阻阻值相差较大，尤其在输入信号位数比较多时
问题更突出，影响转换器精度。
开关树型DAC
分压器型
双积分型ADC
间接ADC
权电容网络DAC
V-F变换型ADC
总结
1. DAC：数模转换器
ADC：模数转换器
2. DAC的分类、ADC的分类
D/A转换器的应用
以AD7520为例，介绍D/A转换器的应用。
AD7520是一种10位CMOS型的D/A转换集成
芯片，与微处理器完全兼容。该芯片以接口
1
对于n位D/A转换器，分辨率也可表示为：分辨率= 。如10位D/A转换器
2 −1
1
的分辨率为 10
2 −1
=
1
1023
≈ 0.001。DAC输入位数n越多，电路的分辨率越高。
分辨率体现D/A转换器对输入微小量变化的敏感程度。
4. 转换速度：指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。

ad转换器和da转换器

ad转换器和da转换器
• 单片机测控系统中的ADC和DAC
电流输出型DA转换原理
总电流
•转换电流
分支电流
……
•I01转换电流与“逻辑开关”为1的各支路电流的总和成正比 ，即与D0～D7口输入的二进制数成正比。
•DAC0832
•反馈电 阻 •外接放大器
转换电压
•即，转换电压正比于待转换的二进制数和参考电压
DAC的性能指标： 1、分辨率 通常将DAC能够转换的二进制的位数称为分辨率。 位数越多分辨率也越高，一般为8位、10位、12位、16位等
•参考程序如下：
INIT1： SETB IT1
；选择外部中断1为跳沿触发方式
SETB EA
；总中断允许
SETB EX1 ；允许外部中断1中断
MOV DPTR，#7FF8H ；端口地址送DPTR
MOV A，#00H
MOVX @DPTR，A；启动ADC0809对IN0通道转换
………
；完成其他的工作
•电路分析
➢ 由P2.0形成高8位地址（0xfe），与WR信号合成START/ALE正脉冲启动 ADC，与RD信号合成OE正脉冲输出转换数据；
➢ 启动IN0～IN7通道AD转换的命令的地址为：0xfef8，……，0xfeff。
➢ 读取AD结果的命令的地址为：任何高8位为0xfe的地址均可。
•电路分析
DAC2第1级地址： 1111 1101 …（0xfdff） DAC1和2第二级地址：1110 1111 …（0xefff）
例3参考程序
•语句DAOUT = num的作用只是启动DAC寄存器，传输什么数据都没关 系。
例3 运行效果 （多路D/A同步输出 ）
•11.2 AT89S51与ADC的接口

(Multisim数电仿真) DA转换器

(Multisim数电仿真) DA转换器

实验 D/A 转换器一、实验目的：1. 熟悉D /A 转换器数字输入与模拟输出之间的关系。

2. 学会设置D /A 转换器的输出范围。

3. 学会测量D /A 转换器的输出偏移电压。

4. 掌握测试D /A 转换器的分辩率的方法。

二、实验准备：1. D /A 转换：我们把从数字信号到模拟信号的转换称为数/模转换或D /A 转换，把实现D /A 转换的电路称D /A 转换器，简称DAC 。

D /A 转换的过程是，先把输入数字量的每一位代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，即可得到与该数字量成正比的模拟量，从而实现数字/模拟转换。

DAC 通常由译码网络、模拟开关、求和运算放大器和基准电压源等部分组成。

DAC 的满度输出电压，为全部有效数码1加到输入端时的DAC 的输出电压值。

满度输出电压决定了DAC 的输出范围。

DAC 的输出偏移电压，为全部有效数码0加到输入端时的DAC 的输出电压值。

在理想的DAC 中，输出偏移电压为0。

在实际的DAC 中，输出偏移电压不为0。

许多DAC 产品设有外部偏移电压调整端，可将输出偏移电压调为0。

DAC 的转换精度与它的分辩率有关。

分辩率是指DAC 对最小输出电压的分辩能力，可定义为输入数码只有最低有效位1时的输出电压LSB U 与输入数码为全1时的满度输出电压m U 之比，即：分辩率＝121-=nmLSB U U ........................................................3.13.1 当m U 一定时，输入数字代码位数n 越多，则分辩率越小，分辩能力就越高。

图3.13.1为8位电压输出型DAC 电路，这个电路可加深我们对DAC 数字输入与模拟输出关系的理解。

DAC 满度输出电压的设定方法为，首先在DAC 数码输入端加全1(即)，然后调整2k 电位器使满度输出电压值达到输出电压的要求。

图3.13.2为一个8位电压输出型DAC 与4位二进制计数器7493相连，计数器的输入时钟脉冲由1kHz 信号发生器提供。

A／D及D／A转换器

A／D及D／A转换器

（4）可使用多片0832同时进行D/A转换，以便同时产生 多个摸拟信号送出 DI CS1 WR1 ILE WR2 XFER
○ ○
DI
0832 CS2 WR1
○ ○
DI
CS3 WR1 ILE WR2 XEFR
○ ○
○ ○
ILE WR2 XFIR
0832
0832
○ ○
○ ○
注：在DAC实际连接中，要注意区分“模拟地”和“数字地” 的 连接，为了避免信号串扰，数字量部分只能连接到数字 地，而模所量部分只能连接到模拟地。
2
3 4
19
18 17
ILE
WR2 XFER
DI2
DI1 DI0
5
6 7
16
15 14
DI4
DI5 DI6
VRE13
12 11
DI7
IOUT1 IOUT2
DI7~DI10
8位 输入 寄存器 LE1 LE1
8位 DAC 寄存器 LE2
8位 D/A 寄存器
VREF IOUT2 IOUT1 IO1 RFB AGND (((模拟地 ) (模拟地 )
A
译 码 器
WR2 XFER DGND
图10-3 DAC0832单缓冲方式连接
（6）应用举例
利用DAC可实现任意波形（如锯齿波、三角波、正弦波等）的输出，如 输出锯齿波、三角波的程序段如下： TRG：MOV DX，200H MOV AL，0H
TN1：OUT DX，AL
INC AL
JNZ TN1 MOV AL，0FFH TN2：OUT DX，AL DEC AL JNZ TN2 JMP TN1
三、D/A转换器与CPU的接口 1、接口的功能（ CPU给DAC送数据无须条件查询） DAC芯片与CPU或系统总线连接时，可从数据总线宽度是 否与DAC位数据匹配、DAC是否具有数据寄存器两个方面来考 虑，所以接口的功能主要考虑以下两点： （1）进行数据缓冲与锁存 （2）需进行两次数字量输入时，可在受控条件下同时进行 转换 2、接口形式 （1）直通 （2）通过外加三态门，数据锁存器与CPU相连 （3）通过可编程的I/O接口芯片与CPU相连

10AD转换器

10AD转换器

uo (V)
d0 输入 d1 uo 或 io
…
dn－1
D/A
输出
7 6 5 4 3 2 1 0
D
000 001 010 011 100 101 110 111
uo Ku (dn 1 2n 1 dn 2 2n 2 d1 21 d0 20 )
《数字电子技术基本教程》
Vi n 2
量化误差 =
如：采样的电 压分别是7/8V （0.875）和 0.9V时，编码 都为111,但前者 无误差，后者 存在误差。
输入 信号 1V 7/8V
二进制 代表的模拟 代码 电压 111 110 7=7/8 （V）
输入 信号 1V
二进制 代表的模拟 代码 电压
111
7=14/15（V） 6=12/15（V） 5=10/15（V） 4= 8/15（V） 3= 6/15（V） 2= 4/15（V） 1= 2/15（V） 0 = 0 (V）
vo RF i
V R i REF (d3 23 d 2 22 d1 21 d 0 20 ) 2 24
缺点：电阻值分散，相差太大
《数字电子技术基本教程》
10.2.2 倒T型电阻网络DAC
电阻网络中的种类少 （仅R和2R两种）
R
不论模拟开关接到运算放大器的 反相输入端（虚地）还是接到地， 也就是不论输入数字信号是1还是0， 各支路的电流不变。
《数字电子技术基本教程》
DAC0832
特点 ① 8位DA转换器 ② COMS工艺 ③ 倒T型电阻网络 ④ 内部有2个数据寄存器 ⑤ 直通、单缓冲、双缓冲三种工作方式
《数字电子技术基本教程》
VCC(+5V) NC GND VEE Io D7 D6 D5 D4 1 2 3 4 5 6 7 8 引脚排列图 DAC0808 16 15 14 13 12 11 10 9 COP VREF(-) VREF(+ ) VCC D0 D1 D2 D3 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 2.4kΩ 5 13 6 7 8 DAC0808 9 10 11 12 3 14 15 2 4 16 Io RL +VREF(+5V) 2.4kΩ

(完整)AD转换器的介绍

(完整)AD转换器的介绍

在仪器仪表系统中，常常需要将检测到的连续变化的模拟量如:温度、压力、流量、速度、光强等转变成离散的数字量，才能输入到计算机中进行处理.这些模拟量经过传感器转变成电信号（一般为电压信号)，经过放大器放大后，就需要经过一定的处理变成数字量。

实现模拟量到数字量转变的设备通常成为模数转换器（ADC）,简称A/D。

随着集成电路的飞速发展，A/D转换器的新设计思想和制造技术层出不穷。

为满足各种不同的检测及控制需要而设计的结构不同、性能各异的A/D转换器应运而生.下面讲讲A/D转换器的基本原理和分类根据A/D转换器的原理可将A/D转换器分成两大类。

一类是直接型A/D转换器,将输入的电压信号直接转换成数字代码，不经过中间任何变量；另一类是间接型A/D转换器，将输入的电压转变成某种中间变量（时间、频率、脉冲宽度等），然后再将这个中间量变成数字代码输出。

尽管A/D转换器的种类很多，但目前广泛应用的主要有三种类型:逐次逼近式A/D转换器、双积分式A/D转换器、V/F变换式A/D转换器.另外，近些年有一种新型的Σ—Δ型A/D转换器异军突起，在仪器中得到了广泛的应用。

逐次逼近式A/D转换器的基本原理是:将待转换的模拟输入信号与一个推测信号进行比较,根据二者大小决定增大还是减小输入信号，以便向模拟输入信号逼进.推测信号由D/A转换器的输出获得，当二者相等时，向D/A转换器输入的数字信号就对应的时模拟输入量的数字量.这种A/D转换器一般速度很快,但精度一般不高。

常用的有ADC0801、ADC0802、AD570等。

双积分式A/D转换器的基本原理是：先对输入模拟电压进行固定时间的积分，然后转为对标准电压的反相积分,直至积分输入返回初始值，这两个积分时间的长短正比于二者的大小，进而可以得出对应模拟电压的数字量。

这种A/D转换器的转换速度较慢，但精度较高.由双积分式发展为四重积分、五重积分等多种方式,在保证转换精度的前提下提高了转换速度.常用的有ICL7135、ICL7109等Σ-Δ型A/D转换的具体技术细节不详，这种转换器的转换精度极高,达到16到24位的转换精度，价格低廉，弱点是转换速度比较慢，比较适合用于对检测精度要求很高但对速度要求不是太高的检验设备。

单片机AD与DA转换

：控制程序存储器的读操作，在执行指令的取指阶段和从程序存储器中取数据时有效。
：控制数据存储器的写操作，向外部数据存储器或I/O端口中写数据时有效。
单片机系统扩展三总线
A/D 转换器接口
A/D 转换器接口
ADC0809与8031单片机的连接
A/D 转换器接口
. . .
ADC0809的通道地址表
指针运算符
指针
指针运算符 （1）取地址运算符 取地址运算符&是单目运算符，其功能是取变量的地址，例如： i_ptr=&i; //变量i的地址送给指针变量i_ptr,i_ptr=2000 （2）取内容运算符 取内容运算符*是单目运算符，用来表示指针变量所指的单元的内容，在*运算符之后跟的必须是指针变量。 例如： j=*i_ptr; //将i_ptr所指的单元2000的内容10赋给变量j，则j=10
DAC0832 内部结构框图
D/A 转换器接口
D/A 转换器接口
DAC0832各引脚信号说明
D/A 转换器接口
单片机与DAC0832单缓冲连接方式
D/A 转换器接口
单片机与DAC0832单缓冲连接方式产生三角波程序 #include<absacc.h> //绝对地址访问头文件 #include<reg51.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define DA0832 XBYTE[0x7fff] void delay_1ms(); //延时1ms程序 void main(void) { uchar i; TMOD=0x10; //置定时器1为方式1 while(1) { for(i=0;i<=255;i++; //形成三角波输出值，最大255 { DA0832=i; //D/A转换输出 delay_1ms(); } for(i=255;i>=0;i--) //形成三角波输出值，最大255 { DA0832=i; //D/A转换输出 delay_1ms(); } } }

A-D转换器


1.5 A/D转换器接口方法
2.A/D
A/D转换器接口，一般要完成以下
1) 进行通道选择。对有多个模拟量输入通道的系统，要分别选用 各模拟量输入端，以引入模拟量。对单通道模拟量输入，则不需通道寻 址。通常，模拟量通道的编号是以代码的形式从数据线上发出的，当然，
2)发转换启动信号。因为A/D转换器的转换何时开始，是由外部来 控制的，所以A/D接口的首要任务是向A/D转换器发“转换启动”控制 信号，使ADC
CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHz。 REF(+)、REF(-)：基准电压。 VCC ：电源，单一＋5V。 GND：地。
ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地 址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将 逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示 转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结 果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出 三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。
1.2 A/D转换器的工作原理
A/D转换的方法很多，下面介绍常用的A/D转换原理。 1.计数式 这种A/D转换原理最简单直观，它由D／A转换器、计数器 和比较器组成，如图12.13所示。工作时，计数器由零开始计数， 将其计数值送往D／A转换器进行转换，将生成的模拟信号与输 入模拟信号在比较器内进行比较，若前者小于后者，则计数值加 1，重复D／A转换及比较过程。因为计数值是递增的，所以D／ A输出的模拟信号是一个逐步增加的量，当这个信号值与输出模 拟量比较相等时(在允许的误差范围内)，比较器输出一个停止计 数信号给计数器，计数器立即停止计数。此时D／A转换器输出 的模拟量就为模拟输入值，计数器的值就是转换成的相应的数字 量值。 这种A/D转换器结构简单、原理清楚，但它的转换速度与精 度之间存在着严重矛盾。即若要转换速度高，则转换器输出与输 入的误差就大，反之亦然。所以在实际中很少使用它。

OMEGA 产品说明书：IC11A-F 和 IC11-PLUS 模拟接口转换器

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(Multisim数电仿真) DA转换器

246实验3.13 D/A 转换器一、实验目的：1. 熟悉D /A 转换器数字输入与模拟输出之间的关系。

2. 学会设置D /A 转换器的输出范围。

3. 学会测量D /A 转换器的输出偏移电压。

4. 掌握测试D /A 转换器的分辩率的方法。

二、实验准备：1. D /A 转换：我们把从数字信号到模拟信号的转换称为数/模转换或D /A 转换，把实现D /A 转换的电路称D /A 转换器，简称DAC 。

D /A 转换的过程是，先把输入数字量的每一位代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，即可得到与该数字量成正比的模拟量，从而实现数字/模拟转换。

DAC 通常由译码网络、模拟开关、求和运算放大器和基准电压源等部分组成。

DAC 的满度输出电压，为全部有效数码1加到输入端时的DAC 的输出电压值。

满度输出电压决定了DAC 的输出范围。

DAC 的输出偏移电压，为全部有效数码0加到输入端时的DAC 的输出电压值。

在理想的DAC 中，输出偏移电压为0。

在实际的DAC 中，输出偏移电压不为0。

许多DAC 产品设有外部偏移电压调整端，可将输出偏移电压调为0。

DAC 的转换精度与它的分辩率有关。

分辩率是指DAC 对最小输出电压的分辩能力，可定义为输入数码只有最低有效位1时的输出电压LSB U 与输入数码为全1时的满度输出电压m U 之比，即：分辩率＝121-=nmLSB U U ........................................................3.13.1 当m U 一定时，输入数字代码位数n 越多，则分辩率越小，分辩能力就越高。

图3.13.1为8位电压输出型DAC 电路，这个电路可加深我们对DAC 数字输入与模拟输出关系的理解。

DAC 满度输出电压的设定方法为，首先在DAC 数码输入端加全1(即11111111)，然后调整2k 电位器使满度输出电压值达到输出电压的要求。

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00000100、00001000、00010000、00100000、01000000、 10000000八组数据，分别测量对应输出电压u0的值，并列 表记录实验结果。 （3）将VREF改接为f=1kHz，VPP=5V （最小值Vmin=0V） 的正弦波，输入数据D7~D0分别取00001111、1000000、 11111111时，分别观察输出u0的波形及大小。
图1
2．集成D/A转换器DAC0808测试 按图2所示电路图连好电路。
图2
（1）将输入8位二进制数全部为0（即00H），调节运算放
大器的调零电位器RP，使输出电压u0=0V；
将输入8位二进制数全部为1（即FFH），调节DAC0808外 接基准电位器RREF，使输出电压u0等于4.961V。
（2）输入数据D7~D0分别取00000001、00000010、
实验11
一.实验目的

D/A转换器
1. 进一步了解D/A转换器的基本工作原理。 2. 加强理解D/A转换器的主要性能指标。 3. 掌握D/A转换器的使用方法及其电路测试。
二.实验仪器及器材
实验仪器：双踪示波器，交流毫伏表，函数 发生器，直流稳压电源，万用表，数字电子 电路实验平台。 实验元器件：：DAC0808；集成计数器 74LS161；集成运放 LF351；电位器 105 kΩ、 500Ω；电容 0.1uF；电阻5.1 kΩ（3只）、 4.7 kΩ、8.2 kΩ、3.9 kΩ、2 kΩ、1 kΩ。
三.预习要求
1．复习D/A转换器的相关知识内容。 2．掌握权电阻网络和T型R-2R电阻网络D/A 转器电路的基本结构和工作原理。 3．熟悉集成D/A转换器DAC0808的各引脚 功能及使用方法。 4．根据实验内容要求，画出实验电路图及 实验记录表格。
四.基本实验
1．4位二进制权电阻网络D/A转换器 按照图1所示连接好电路。输入数据D3D2D1D0为0000、 0001、……、1110、1111时，测量对应输出电压u0的值，并列 表记录。说明：数据为“0”对应电压0V，“1”对应电压为+5V。
3．阶梯波发生器 将图2电路中输入8位二进制数的低4位D7~D4全接“0”，高4 位数接4位二进制加法计数器74LS161的输出，计数器 74LS161的时钟信号CP输入1024Hz的TTL方波脉冲，用示波 器观察输出模拟电压u0的波形。要求自行画出设计的电路图， 幷实验验证。
五.提高实验内容
1. 图2所示电路是DAC0808组成的单极性输出电路， 该电路输入数字量从00H~FFH时，其输出模拟电压为 0~VREF。有时希望D/A转换器双极性输出，要求输入数 字量在00H~FFH变化时，输出模拟电压在-VREF~+VREF 变化，试设计出DAC0808组成的双极性输出的D/A转换 电路图，并进行实验。 2. 现利用集成可逆二进制计数器74LS191、集成D/A转 换器DAC0808、集成运算放大器uA741等器件设计三角 波信号产生器，若要求输出三角波信号波形平滑无毛 刺，应采取什么措施？要求画出设计的电路图，幷实验 记录相关波形及参数。
七. 实验报告要求
1．记录D/A转换器实验电路的测试数据，并与理论值值 比较。
2．在给定VREF=5V下，绘出输出电压U0与输入数据D的
关系曲线。 3．画出梯形波发生器的电路图，画出CP脉冲与梯形波 发生器的输出波形。 4．说明实验过程中出现的问题及解决措施。
5．回答思考题内容。
八. 思考题
1．权电阻网络D/A转换器与T型R-2R电阻网络D/A转换器 哪个精度高？为什么？ 2．D/A转换器的主要技术指标有哪些？D/A的转换精度与 什么有关？ 3．如何合理选择集成D/A转换器？通常考虑的因素有哪 些？ 4．一个8位D/A转换器的单位量化电压为0.02V，当输入 数字量为01011001、10100100时，输出电压分别为多少？ 5. 在图2实验电路中，若将DAC0808的15脚（VREF（-） 端）接-5V电压，在输入数据00000000~11111111变化时， 输出电压U0将如何变化？ 6. 在进行阶梯波发生器实验时，若逐渐增加计数器CP 脉冲信号的频率，输出阶梯信号的波形将的直流稳压电源一般都采用电位器调节输出电 压。现设计一数控小功率直流稳压器，要求采用按键调 节输出电压，调节范围为0~9.9V，且步进可调，步进大 小为0.1V。试采用集成D/A转换器DAC0808和其它器件 完成该电路设计，画出其电路图，说明其工作原理，并 自拟实验方案和测试方法。