第10章-DAC ADC

V0 = -
Rf R
Rf Vi R Vi － ＋
若输入端有n个支路，则输入和 输出的关系可表示为： Rf 1 Vi V0 = - I=1 R
n
V0
运算放大器的输入可以是权电阻网络，如图所示。
S1 S2 S3 2R 4R 8R 16R 32R 64R 128R
Rf
S4
Vref
S5 S6 S7 S8
1. 主机位数等于或大于DAC芯片位数
2. 主机位数小于DAC芯片位数
1. 主机位数大于或等于DAC芯片的连接
D0～D7
LS273 CLK

DAC
_ + A Vout
IOW AB
译码
mov al,buf mov dx,portd out dx,al
DAC0832单缓冲方式
+5V -5V
AB
Vcc ILE

LE＝1，直通（输出等于输入） LE＝0，锁存（输出保持不变）
输入 寄 存 器 LE1 DAC 寄 存 器 D/A 转 换 器
DI0～DI7
Iout1
LE2 DAC0832
DAC0832的工作方式：直通方式

LE1＝LE2＝1 输入的数字数据直接进入D/A转换器
输入 寄 存 器 LE1
DI0～DI7
IOR A0~9 AEN IOW CPU D0~7 D0 译码 电路 Y1 ≥1 I0 Y0
74LS32
≥1
74LS33
VREF（+） REF（-） VREF（+）
+5V
R
CP D1~8 Q1~8
74LS273 C
GND DB1~8
4 UO 3

器”输出数字量控制，输出和数字量成正比的模拟电流。如 要得到模拟输出电压，需外接I-V转换电路。 各引脚的功能如下。
12
● DI7～DI0：8位数字量输入端，接收发来的数字量。
● ILE、CS*、WR1* ：当ILE=1， CS*=0，WR1 *=0时 ，即M1=1， 第一级8位输入寄存器被选中。待转换的数字信号被锁存到 第一级8位输入寄存器中。 ● XFER *、WR2 *：当 XFER*=0， WR2* =0时，第一级8 位输入寄存器中待转换数字进入第二级8位DAC寄存器中。
单 片 机 P2.0 脚 控 制 DAC0832 的 CS* 脚 ， P2.1 控 制 WR1* 端 。 当
P2.0脚为低时，如果同时WR*有效，单片机就会把数字量通过 P1 口送入 DAC0832 的 DI7 ～ DI0 端，并转换输出。用虚拟直流 电压表测量经运放 LM358N的I/V转换后的电压值，并观察输出 电压变化。 仿真运行后，可看到虚拟直流电压表测量输出电压在 −2.5V～0V（参考电压为2.5V）范围内不断线性变化。如参考
器，若满量程输出为 10V ，根据分辨率定义，则分辨率为
10V/2n，分辨率为10V/256 = 39.1mV，即输入的二进制数最
低位数字量的变化可引起输出的模拟电压变化 39.1mV，该值 占满量程的0.391%，常用符号1LSB表示。
6
同理：

10位D/A转换 12位D/A转换 16位D/A转换
● IOUT1：D/A转换电流输出1端，输入数字量全为“1”时，
IOUT1最大，输入数字量全为“0”时，IOUT1最小。
● IOUT2：D/A转换电流输出2端，IOUT2 + IOUT1 = 常数。 ● Rfb： I-V转换时的外部反馈信号输入端，内部已有反馈电 阻Rfb，根据需要也可外接反馈电阻。 ● VREF：参考电压输入端。 ● VCC：电源输入端，在+5V～+15V范围内。 ● DGND：数字地。 ● AGND：模拟地，最好与基准电压共地

A +
+
uo
d3
d2
d1
d0
倒T型解码网络
8
10.1.1 倒T型电阻网络DA转换器
+UR
IR
D R C R B R A 2R
R3 2R S3 R2 2R S2 R1 2R S1 I1 R0 2R S0 RF
0 I3
0 I2
1
1
I0 I01
+
A +
uo
d3
d2
d1
d0
IR UR / R
≥1
d1
Q F1 S R
≥1
d0
Q F0 S R
≥1
Q 逐次逼近 寄存器 S F3R
d2 读出“与门” & d1
&
d0 E
控制逻辑门
读出控制端
& & & &
C 时钟脉冲
Q4
Q3
五位顺序脉冲发生器
Q2
Q1
Q0
UR= -8V UI = 5.52V
22
四位逐次逼近型模-数转换器的原理电路
10.2.1 逐次渐近型A/D转换器
D/A转换器 清0、置数 砝码是 否保存 数码寄存器 “1”状态是否保 留 控制端 清0、置数 顺序脉冲发生器 CP(移位命令)
＋ u 0 ＋
－
控 制 逻 辑
时钟
21
放哪一 个砝码
10.2.1 逐次渐近型A/D转换器
U1
UA
∞
△
电压 － ＋ 比较器 ＋
四位D/A转换器
& &
d3
d3
d2
Q F2 S R

IDA0H:IDA0数据字高字节寄存器 位7-0：10为IDA0数据字的高8位
IDA0L:IDA0数据字低字节寄存器
位7-6： 10为IDA0数据字的低2位 位5-0： 未使用
D/A转换器应用举例
可编程增益控制放大器
可编程增益控制放大器如图所示。它由D/A转换器AD7520、运 算放大器A和四线-十线译码器组成。DAC接到运算放大器的输 出端和反相输入端。运算放大器的输出电压作为AD7520的参 考电压，D/A转换器的输出电流IO被送回到运算放大器的反相
2R R
参考电压UREF供出的总电流为： I U REF R 分流：流入求和点的各支路电流为：
d i 1时，I i I 2 n i d i 0 时，I i 0 U REF i n 2 I U REF i 2 2 R I i d i n i d i n 2 2 R
Ii di
U REF U REF i d 2 i 2 n 1 i R 2 n 1 R
运算放大器总的输入电流为
I I n 1 I n 2 I 2 I 1 I 0 U REF U REF n - 1 I i d i n - 1- i n - 1 d i 2 i 2 R 2 R i 0 i 0 i 0
3 权电流型D/A转换器
D0
Dn-2 Dn-1 RF I _ +
vO
I/2n VREF(-)
I/22
I/2
v0
RF I 2
n

i 0
n 1
2i Di
I
I
特点： 电路结构较复杂 转换时间短 开关的导通电阻 影响不大 转换电压精度高
4 开关树型D/A转换器