數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路(D/A)解決方案

一、DAC的基本原理

將輸入數(shù)字量變換成模擬量輸出。 基本思路：將輸入的二進制數(shù)按其位權(quán)的大小先轉(zhuǎn)換成與之成正比的電流量(I)，然后將該電流再轉(zhuǎn)換成模擬量電壓輸出(V)，即D→I，I→V輸出。

實現(xiàn)數(shù)字量—模擬量轉(zhuǎn)換的電路框圖：

D/A轉(zhuǎn)換特性圖

三位二進制數(shù)字量輸入和模擬量輸出的關(guān)系：

圖中輸出模擬量的最小增量VLSB表示輸入數(shù)字量中最低位為“1”時的模擬電壓大小。

二、四位倒T網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器

其特點是只有二種電阻阻值，精度可以做得很高；由于運放的反相輸入端為虛地特性，開關(guān)切換時流過支路電流不變，只是流向反相端還是流向地端，所以沒有過渡過程，轉(zhuǎn)換速很快。

由圖可知；網(wǎng)絡(luò)部分的總電阻為R，而流過參考電源VREF的總電流為：，而流過每一個節(jié)點的電流依次降低一半，即流過每一個支路的電流依次為：。當(dāng)輸入二進制數(shù)的某一位高電平時，對應(yīng)支路的電流流向反相端，反之流向地。因此流向反相端的電流有：

又因為：，所以輸出電壓有：

輸入為n位數(shù)字量時：

當(dāng)R=Rf時：

這種D/A轉(zhuǎn)換器的典型產(chǎn)品是AD7520(10位的一片D/A轉(zhuǎn)換器)

三、正負(fù)模擬量輸出的DAC電路

當(dāng)正負(fù)的數(shù)字量輸入時，要求有正負(fù)的模擬量出。前面我們介紹過，一個正負(fù)數(shù)可以用補碼表示。因此，一個用補碼輸入的正、負(fù)數(shù)，如何轉(zhuǎn)換成正、負(fù)輸出的模擬量呢？

現(xiàn)以一個三位二進制補碼為例加以說明，3位二進制補碼可以表示為從+3到-4之間的任何一個十進制整數(shù)。

三位二進制補碼輸入時與之對應(yīng)的偏移碼和D/A轉(zhuǎn)換器輸出間的關(guān)系表：

能得到雙極性輸出電壓的電路如圖，它是將補碼輸入后，最高位求反，并設(shè)置了偏移電路來實現(xiàn)雙極型電壓輸出的。

電路說明：當(dāng)輸入補碼d2d1d0=000，偏移碼=100時，使=0。因此，應(yīng)調(diào)節(jié)RB的值，使IB=IMSB=VB/RB，輸出模擬電壓為0。

而在其它數(shù)字量輸入的情況下，輸出模擬量有：

，

式中的Imax為偏移碼全為1時的總電流。

對n位的雙極型D/A轉(zhuǎn)換電路，則有：

輸出模擬電壓為：

四、集成D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832應(yīng)用舉例

特點：8位分辨率，與8位微機兼容，價格低，接口簡單，轉(zhuǎn)換控制容易，電路為R-2R T型電阻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等。

外形和內(nèi)部電路如圖：

D7～D0是數(shù)字量輸入端，VREF外接參考電壓，可正、可負(fù)。IO

UT1和IOUT2是電流輸出端，接運算放大器。內(nèi)部

DAC0832與8031單片機連接電路：

其中，DAC0832的輸入數(shù)字量以及轉(zhuǎn)換所需的各控制信號都來自單片機8031。

電路進行兩路D/A轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)雙緩沖器的同步方式連接。其工作原理如下：CPU的P0口P0～P7分時向DAC0832(1)和DAC0832(2)送出要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，鎖存在各自的輸入鎖存器中，然后CPU同時向兩片DAC0832發(fā)出轉(zhuǎn)換控制信號，使兩個D/A轉(zhuǎn)換器輸入寄存器中的數(shù)據(jù)打入DAC寄存器，實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出模擬量。由于該DAC是電流型輸出，所以，用運放實現(xiàn)I/V轉(zhuǎn)換，輸出為模擬電壓信號。電路采用二級運放放大。如果參考電壓VREF為正電壓時，第一級運放輸出0～-5V模擬電壓，而第二級輸出-5V～+5V的模擬電壓。