DAC轉換器


DAC電路網絡

權電阻網絡  T型電阻網絡  倒T型電阻網絡  雙極性電路

集成DAC的主要技術指標

最小輸出電壓ULSB / 電流ILSB

指輸入數字量只有最低位為1時,DAC所輸出的模擬電壓幅度。

滿量程輸出電壓UFSR / 電流IFSR

輸入數字量的所有位均為1時,DAC輸出模擬電壓的幅度。

轉換精度——分辨率、轉換誤差

  分辨率:指DAC能夠分辨最小電壓的能力,他是DAC轉換器在理論上所能達到的精度。有時直接將n或2n作為分辨率。(n為位數}

  轉換誤差:造成轉換誤差的原因有多種,如參考電壓的搏動,運算放大器的零點漂移、模擬開關的導通內阻和導通壓降、電阻解碼信號中電阻阻值的偏差。

——比例系數誤差  

指由於DAC實際的比例系數與理想的比例系數之間存在偏差,而引起的輸出模擬信號的誤差,也稱為增益誤差或斜率誤差。這種誤差使得DAC的每一個模擬輸出值都與相應的理論值相差同一個百分比,即輸入的數字量越大,輸出模擬信號的誤差也就越大。參考電壓的波動和運算放大器的閉環增益偏離理論值是引起這種誤差的主要原因。

——失調誤差  

也稱為零點誤差或平移誤差,它是指當輸入數字量的所有位都為0時,DAC的輸出電壓與理想情況下的輸出電壓(應為0)之差。這種誤差使得DAC實際的轉換特性曲線相對於理想的轉換特性曲線發生了平移。造成這種誤差的原因時運算放大器的零點漂移。

——非線性誤差  

指一種沒有一定變化規律的誤差,他既不是常數也不是輸入數字量成比例,通常用偏離轉換特性的最大值表示。這種誤差使得DAC理想的線性轉換變為非線性。造成這種誤差的原因有很多,如模擬開關的導通電阻和導通壓降不可能絕對為零,而且各個模擬開關的導通電阻也未必相同;再如電阻網絡中的電阻阻值存在偏差,各個電阻支路的電阻偏差以及輸出電壓的影響也不一定相同等等,這些都會導致輸出模擬電壓的非線性誤差。

轉換速度——建立時間、轉換速率

建立時間:當DAC輸入數字量發生變化后,輸出的模擬量並不能立即達到所對應的數值,它需要一段時間,我們將這段時間稱為建立時間。

轉換速率:建立時間的倒數即為轉換速率,也就是每秒鍾DAC至少可進行轉換的次數。

集成DAC芯片的選擇與使用

參數

轉換精度  

轉換速度  

輸入數字量的特征:編碼方式(自然二進制碼、補碼、偏移二進制碼、BCD碼)  數字量的輸入方式(串行、並行)  邏輯電平類型(TTL電平、CMOS電平或ECL電平等)  

輸出模擬量的特征:電壓或電流輸出、范圍

工作環境要求:工作電壓、參考電源、工作溫度、功耗、封裝以及可靠性能要與應用系統相適應。

常用DAC

DAC0832

由美國國家半導體(NSC)生產的8位D/A轉換器,芯片采用CMOS工藝。該器件直接與Z80、8051、8085等微處理器接口相連,是目前微機控制系統中常用的D/A轉換芯片

性能(主要參數)

並行8位DAC  TTL標准邏輯電平  可單緩沖、雙緩沖或直通數據輸入  單一電源供電5~15V  參考電壓源-10~+10V  轉換時間<=1us  線性誤差<=0.2%FSR  功耗

20mW  工作溫度0~10℃

引腳

輸入鎖存器控制 D/A鎖存器操作控制  
CS' ILE WR'1 XFER' WR'2 DI0~DI7 Iout1、Iout2 UREF Ucc DGND AGND Rfb
片選 輸入鎖存允許 寫輸入鎖存器 傳送控制 寫D/C鎖存器 輸入數字量 輸出數字量 參考電壓源 工作電壓源 數字電路地 模擬電路地 反饋電阻連線端

 

 

 

① 控制信號:
CS、 ILE、 WR1 這三個信號在一起配合使用, 用於控制對輸
入鎖存器的操作。 CS為片選信號, 低電平有效; ILE為輸入鎖
存允許信號, 高電平有效; WR1為輸入鎖存器的寫信號, 低電
平有效。 只有當CS、 ILE、 WR1同時有效時, 輸入的數字量才
能寫入輸入鎖存器, 並在WR1的上升沿實現數據鎖存。
XFER、 WR2這兩個信號在一起配合使用, 用於控制對D/A
鎖存器的操作。 XFER為傳送控制信號, 低電平有效; WR2 為
D/A鎖存器的寫信號, 低電平有效。 只有當XFER、 WR2同時有
效時, 輸入鎖存器的數字量才能寫入到D/A鎖存器, 並在WR2的
上升沿實現數據鎖存。
② 輸入數字量:
DI0~DI7是8位數字量輸入(自然二進制碼),其中, DI0
為最低位, DI7為最高位。
③ 輸出模擬量:
IOUT1是DAC輸出電流1。當D/A鎖存器中的數據全為1時,
IOUT1最大(滿量程輸出); 當D/A鎖存器中的數據全為0時,
IOUT1 = 0。IOUT2是DAC輸出電流2。 IOUT2為一常數
(滿量程輸出電流)
與IOUT1之差,即IOUT1+IOUT2=滿量程輸出電流。
④ 電源、 地:
UREF:參考電壓源。 DAC0832需要外接基准電壓, 在
-10 V~+10 V范圍內取值。
UCC:工作電壓源。 工作電壓的范圍為+5 V~+15 V,
最佳工作狀態時用+15 V。
DGND、 AGND分別為數字電路地和模擬電路地。 所
有數字電路的地線均接到DGND, 所有模擬電路的地線均
接到AGND, 並且就近將DGND和AGND在一點且只能在
一點短接, 以減少干擾。
⑤ 其它:
Rfb為反饋電阻連線端。 DAC0832為電流輸出型D/A轉換
器, 所以要獲得模擬電壓輸出時, 需要外接運算放大器, 但
運算放大器的反饋電阻不需要外接, 在芯片內部已集成了一
個15 kΩ的反饋電阻。
引腳詳細

 

  


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