數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)簡述

數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，又稱D/A轉(zhuǎn)換器，簡稱DAC，它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬的器件。D/A轉(zhuǎn)換器基本上由4個部分組成，即權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器、基準(zhǔn)電源和模擬開關(guān)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器中一般都要用到數(shù)模轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器，簡稱ADC，它是把連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的數(shù)字信號的器件。

數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的工作原理

數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器以均勻時間間隔輸出模擬電壓值。其輸入值以一定時序輸入并鎖存在轉(zhuǎn)換器中，然后每完成一次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換器的輸出值都迅速從上一個輸出值更新為當(dāng)前鎖存數(shù)值所對應(yīng)的模擬信號。這樣的效果是，輸出電壓在一小段時間內(nèi)保持在恒定值，直到下一個新的輸入值轉(zhuǎn)換完成，輸出信號類似階躍函數(shù)，圖1是一個八位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器簡單示意圖。

圖1 八位數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號示意圖

數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出模擬電壓值在均勻的時間間隔，其輸入值將以一定時序輸入并鎖存在轉(zhuǎn)換器中。當(dāng)DAC轉(zhuǎn)換器每進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換器的輸出值會立馬更新為當(dāng)前鎖存器所對應(yīng)的數(shù)值。呈現(xiàn)的波形圖類似于不斷變換的階躍信號，輸出值在一段時間內(nèi)保持恒定。圖2為一個12-bit的數(shù)模轉(zhuǎn)換器示意圖，分辨率為12位的DAC轉(zhuǎn)換器可以將輸出的范圍電壓給出0000…0000到1111…1111全部2^12個電壓輸出等級。

圖2. DAC轉(zhuǎn)換器簡易示意圖

數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成及應(yīng)用領(lǐng)域

數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器主要由數(shù)字寄存器、模擬電子開關(guān)、位權(quán)網(wǎng)絡(luò)、求和運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)電壓源(或恒流源)組成。用存于數(shù)字寄存器的數(shù)字量的各位數(shù)碼，分別控制對應(yīng)位的模擬電子開關(guān)，使數(shù)碼為1的位在位權(quán)網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生與其位權(quán)成正比的電流值，再由運(yùn)算放大器對各電流值求和，并轉(zhuǎn)換成電壓值。

數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的常見用法是在音樂播放器中將數(shù)字形式存儲的音頻信號輸出為模擬的聲音。大多數(shù)現(xiàn)代的音頻信號都以數(shù)字信號的形式存儲在諸如數(shù)位音樂播放器和CD中，為了使聲音能夠從音響設(shè)備上輸出，數(shù)字信號必須重新轉(zhuǎn)換為模擬信號。因此，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器被廣泛應(yīng)用于CD播放器、數(shù)字音樂播放器以及個人電腦的聲卡等設(shè)備中。模數(shù)轉(zhuǎn)換用于各種控制領(lǐng)域中，如需要電壓控制信號的電動機(jī)控制設(shè)備中。

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