DA转换

利用DAC原理实现波形发生器

一、实验目的

1、了解D/A转换的基本知识及DAC0832的工作原理。

2、掌握基本的汇编编程方法。

3、熟练掌握运用protel软件画电路原理图及PCB的方法。

二、基本原理

1、D/A转换器的基本功能是将数字量转换成模拟量。利用这一基本功能，可

以将D/A转换器用在许多方面。例如，在微机控制系统中输出模拟量去控制执行机构，用于数据显示和记录装置，作为波形发生器产生各种波形信号。

下面以波形发生器为例，产生锯齿波和正弦波。

2、STC89C52RC的基本介绍：

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案,此实验中采用STC89C52RC芯片。

3、DAC0832的主要技术指标：

(1) 低功耗：20mW (2) 分辨率：8 位(0~255)

(3)电流建立时间1us (4) 电流线性度满量程调节

(5) 参考电压Vref：-10V~10V (6) 芯片电源电压：+5V~+15V

三、电路原理图

四、原理图接线分析

1、DAC0832芯片主要端口接线原理:

图中为单缓冲方式连接，DAC0832的输入数据线DI0~DI7接到MCU的P0口，DAC0832内部有输入寄存器，所以可以直接相连而不必加锁存器。输入寄存器允许信号ILE固定接高电平。片选信号CS和传送控制信号Xfer一起接到MCU的某根高位地址线如P27端，写信号WR1和WR2一起接到MCU的WR端。这样，DAC0832作为MCU的一个扩展I/O口，地址为7FFFH.基准电压Vref直接与工作电源相连。

2、STC89C52RC芯片主要端口接线原理：

(1) XTAL2、XTAL1：晶振电路中电容C2、C3选取30pF。

(2) REST：复位电路中电容C4隔直作用，Urest=R6/(R5+R6)，因为高电平有

效，故R5取小阻值1K, R6取小阻值10K.

(3) P0：内部无上拉电阻，故接上1K的上拉排阻。

五、波形产生原理

（1）锯齿波发生器

对于锯齿波中的斜线可以用一个个小台阶来逼近。在一个周期内从最小值开始逐步递进，当达到最大值后回到最小值，如此循环，若台阶间隔很小，波形上近似于直线。DAC0832工作于单缓冲方式，输出双极性电压。假设此锯齿波的幅值变化为0~5V，在双极性输出方式下相当于数字量80H~FFH，没台阶的幅度为1LSB。这样可编制产生正向锯齿波的程序。

（2）正弦波发生器

若要产生正弦波可以采用查表的方法。假设正弦波的幅值为5V，一个周期中的表示数为N，那么第1点的角度为0°，对应的正弦值为5sin0°；第2点的角度为360°/N，对应的正弦值为5sin(360°/N).将这些模拟量大正弦值都转换为双极性方式下的数字量，这样就能建立一张按照点的号码顺序排列的数字量正弦值表格。

六、编写程序

（1）锯齿波发生器

MOU DPTR,#0BFFFH ；送0832地址

DA1:MOV R7,#080H ；送锯齿波最小值

DA2:MOV A,R7

MOVX @DPTR,A ；转换输出

INC R7 ；增加转换值

CJNE R7,#0FFH,DA2 ；判断一个周期结束否，若未结束，则继续

AJMP DA1 ；若结束，则开始下一周期

RET

（2）正弦波发生器

MOV R5,#00H ；计数器赋初值

SIN:MOV A,R5

MOV DPTR,#TAB ；送表格首址

MOVC A,@A+DPTR ；查表得正弦值

MOV DPTR,#0BFFFH ；送0832地址

MOVX @DPTR,A ；转换输出

INC R5 ；增加转换值

SJMP SIN ；短转移指令，循环执行SIN

TAB:

DB 80H,83H,86H,89H,8DH,90H,93H,96H,99H,9CH,9FH,

A2H,A5H,A8H,ABH,AEH,B1H,B4H,B7H,BAH,BCH,

BFH,C2H,C5H,C7H,CAH,CCH,CFH,D1HD4H

七、实验总结

（1）锯齿波发生器

在该部分程序中，每个台阶所占的时间是DA2小循环时间，锯齿波的周期取决于DA1循环时间。如果要加长周期，可以在程序中加入适当的延时。

（2）正弦波发生器

所产生的正弦波成台阶状。程序中的点数定位256个，如果增加或减少点数，可以提高或降低波形的精度。

根据正弦波的对称性，只需列出0°~90°范围内的各点的正弦值，通过程序处理得到其它三段的正弦值。

11.6DA转换器的主要技术指标(精)

11.6 D/A转换器的主要技术指标 D/A转换器的主要技术指标包括：转换精度、转换速度和温度特性等。 11.6.1 转换精度 D/A转换器的转换精度通常用分辨率和转换误差来描述。 分辨率用于表征D/A转换器对输入微小量变化的敏感程度。其定义为D/A转换器模拟量输出电压可能被分离的等级数。输入数字量位数愈多，输出电压可分离的等级愈多，即分辨率愈高。所以在实际应用中，往往用输入数字量的位数表示D/A转换器的分辨率。此外，D/A 转换器也可以用能分辨最小输出电压与最大输出电压之比给出。n位D/A转换器的分辨率可表示为1/(2n-1)。它表示D/A转换器在理论上可以达到的精度。D/A转换器的转换精度通常用分辨率和转换误差来描述。 由于D/A转换器中各元件参数存在误差，基准电压不够稳定和运算放大器的零漂等各种因素的影响，使得D/A转换器实际精度还与一些转换误差有关，如比例系数误差、失调误差和非线性误差等。 比例系数误差是指实际转换特性曲线的斜率与理想特性曲线斜率的偏差。如在n位倒T型电阻网络D/A转换器中，当V REF偏离标准值△V REF时，就会在输出端产生误差电压△v O。由式 可知 △V REF引起的误差属于比例系数误差。3位D/A转换器的比例系数误差如图11.6.1所示。 图11.6.1 3位D/A转换器的比例系数误差

图11.6.2 3位D/A转换器的失调误差 失调误差由运算放大器的零点漂移引起，其大小与输入数字量无关，该误差使输出电压的偏移特性曲线发生平移，3位D/A转换器的失调误差如图11.6.2所示。 非线性误差是一种没有一定变化规律的误差，一般用在满刻度范围内，偏离理想的转移特性的最大值来表示。引起非线性误差的原因较多，如电路中的各模拟开关不仅存在不同的导通电压和导通电阻，而且每个开关处于不同位置（接地或接V REF）时，其开关压降和电阻也不一定相等。又如，在电阻网络中，每个支路上电阻误差不相同，不同位置上的电阻的误差对输出电压的影响也不相同等，这些都会导致非线性误差。 综上所述，为获得高精度的D/A转换精度，不仅应选择位数较多的高分辨率的D/A转换器，而且还需要选用高稳定的V REF和低零漂的运算放大器才能达到要求。 11.6.2 转换速度 当D/A转换器输入的数字量发生变化时，输出的模拟量并不能立即达到所对应的量值，它需要一段时间。通常用建立时间和转换速率两个参数来描述D/A转换器的转换速度。 建立时间（t set）指输入数字量变化时，输出电压变化到相应稳定电压值所需要时间。一般用D/A转换器输入的数字量N B从全0变为全1时，输出电压达到规定的误差范围 （LSB/2）时所需时间表示。D/A转换器的建立时间较快，单片集成D/A转换器建立时间最短可达0.1μs以内。 转换速率（SR）用大信号工作状态下（输入信号由全1到全0或由全0到全1），模拟电压的变化率表示。一般集成D/A转换器在不包含外接参考电压源和运算放大器时，转换速率比较高。实际应用中，要实现快速D/A转换不仅要求D/A转换器有较高的转换速率，而且还应选用转换速率较高的集成运算放大器。

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＝ 1 21 -= n m LSB 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。电路中只有DAC 低4位输入端接到计数器的输出端，高4位输入端接地。这意味着这个DAC 最多只有15级模拟电压输出，而不是通常8位DAC 的255级。计数器在计到最后一个二进制数1111时，将复位到0000，并开始新一轮计数。因此在示波器的屏幕上，所看到的DAC 模拟电压输出曲线像是一个15级阶梯。通过测量示波器曲线图上第15级的最大电压值，可确定DAC 满度输出电压。这个电压将小于全8位数码输入时255级DAC 的满度输出电压。

常用DA和AD转换器

常用D/A转换器和A/D转换器介绍 下面我们介绍一下其它常用D/A转换器和 A/D 转换器，便于同学们设计时使用。 1.DAC0808 图 1 所示为权电流型 D/A 转换器 DAC0808 的电路结构框图。用 DAC0808 这类器件构 成的 D/A转换器，需要外接运算放大器和产生基准电流用的电阻。DAC0808 构成的典型应 用电路如图2 所示。 图1 DAC0808 的电路结构 图2 DAC0808 的典型应用 2.DAC0832 DAC0832是采用CMOS工艺制成的单片直流输出型8位数/模转换器。 它由倒T型R-2R 电阻网络、模拟开关、运算放大器和参考电压 V REF 四大部分组成。DAC0832的逻辑框图和 引脚排列如图 3 所示。

（a ）逻辑图 （b ）引脚图 图3 DAC0832 的逻辑框图和引脚排列 DAC0832 的分辨率为 8 位；电流输出，稳定时间为 1m s ；可双缓冲输入、单缓冲输入 或直接数字输入；单一电源供电（+5～+15V ）。 3.ICL7106 ICL7106 是双积分型 CMOS 工艺 4 位 BCD 码输出 A/D 转换器，它包含双积分 A/D 转 换电路、基准电压发生器、时钟脉冲产生电路、自动极性变换、调零电路、七段译码器、 LCD 驱动器及控制电路等。电路采用 9V 单电源供电，CMOS 差动输入，可直接驱动位液 晶显示器（LCD ） 。ICL7106 组成直流电压测量电路如图 4 所示。 图4 ICL7106 组成直流电压测量电路 电路中 V +对 V -之间接 9V 直流电压，通过内部基准电压发生器在 V +到 COM 之间产生 2.8V 基准电压，经分压电阻加在 REF +、REF -基准电压输入端。当输入量程为 200mV 时， 基准电压调至 100mV ；当输入量程为 2V 时，基准电压为 1V 。OSC 1～OSC 3 是时钟振荡电 路引出端， 外接定时电阻、 电容产生内部时钟。 IN +、 IN -是差动输入端， 将 IN -与模拟地 COM 相连，IN +对 COM 之间为模拟电压输入。U 接个位驱动、T 接十位驱动、 H 接百位驱动、 abK 是千位驱动、P0 为“-”号驱动、BP 接液晶背板。AZ 、BUFF 和 INT 分别接调零电容、积分 电阻和积分电容，通过调整它们及基准电压，可将输入量程调至 2V （本电路为 200mV ） 。

DA与AD转换器的基本原理

DA与AD 一、D/A转换器的基本原理 1、分辨率 分辨率是指输入数字量的最低有效位（LSB）发生变化时，所对应的输出模拟量（电压或电流）的变化量。它反映了输出模拟量的最小变化值。 分辨率与输入数字量的位数有确定的关系，可以表示成FS / 。FS 表示满量程输入值，n为二进制位数。对于5V的满量程，采用８位的DAC时，分辨率为5V/256＝19.5mV；当采用12位的DAC时，分辨率则为5V/4096＝1.22mV。显然，位数越多分辨率就越高。 2、线性度 线性度（也称非线性误差）是实际转换特性曲线与理想直线特性之间的最大偏差。常以相对于满量程的百分数表示。如±１％是指实际输出值与理论值之差在满刻度的±１％以内。 3、绝对精度和相对精度 绝对精度（简称精度）是指在整个刻度范围内，任一输入数码所对应的模拟量实

际输出值与理论值之间的最大误差。绝对精度是由DAC的增益误差（当输入数码为全1时，实际输出值与理想输出值之差）、零点误差（数码输入为全０时，DAC 的非零输出值）、非线性误差和噪声等引起的。绝对精度（即最大误差）应小于1个LSB。 相对精度与绝对精度表示同一含义，用最大误差相对于满刻度的百分比表示。 应当注意，精度和分辨率具有一定的联系，但概念不同。DAC的位数多时，分辨率会提高，对应于影响精度的量化误差会减小。但其它误差（如温度漂移、线性不良等）的影响仍会使DAC的精度变差。 DAC0832与80C51单片机的接口 １、单缓冲工作方式 此方式适用于只有一路模拟量输出，或有几路模拟量输出但并不要求同步的系统。 双极性模拟输出电压： 双极性输出时的分辨率比单极性输出时降低1/2，这是由于对双极性输出而言，最高位作为符号位，只有7位数值位。 2、双缓冲工作方式 多路D/A转换输出，如果要求同步进行，就应该采用双缓冲器同步方式。

PWM的DA转换原理

1 PWM信号的产生 对于A VR系列单片机A Tmegal6，可以利用定时／计数器的PWM模式，与比较匹配寄存器相配合，直接生成占空比可变的方波信号，即脉冲宽度调制输出PWM信号。快速PWM 模式的基本工作原理是：定时／计数器在计数过程中，内部硬件电路会将计数值(TCNTn)与比较寄存器(OCRn)中的值进行比较，当两个值相匹配(相等)时，能自动置位(清0)一个固定引脚的输出电平(OCnx)，而当计数器的值达到最大值时，则自动将该引脚的输出电平(OCnx)清0。…因此，在程序中改变比较寄存器中的值(通常在溢出中断服务程序中)，定时／计数器就能自动产生不同占空比的方波信号(PWM)输出。计数器的上限值决定了PWM的频率，而比较匹配寄存器OCRn的值决定了占空比的大小。 在实际应用中，除了要考虑如何正确的控制和调整PWM波的占空比，获得达到要求的平均电压的输出外，还需要综合考虑PWM的周期、PWM波占空比调节的精度、积分器的设计等。根据PWM的特点，在使用定时／计数器设计输出PWM时应注意以下几点：(1)首先应根据实际情况，确定需要输出的PWM波的频率范围。这个频率与控制对PWM 波的频率越高，经过积分器输出的电压也越平滑。 (2)然后还要考虑占空比的调节精度。占空比的调节精度越高，经过积分器输出的电压也越平滑。但占窄比的调节精度与PWM波的频率是一对矛盾，在相同的系统时钟频率时，提高占空比的调节精度，将导致PWM波的频率降低。(3)由于PWM波的本身还是数字脉冲波，其中含有大量丰富的高频成分，因此在实际使用中，还需要一个好的积分器电路。例如采用有源低通滤波器或多阶滤波器等，能将高频成分有效的除掉，从而获得比较好的模拟变化信号。 2 PWM到电压输出型D／A转换的实现 这种方式在理论上很成熟，根据图1，这种方法的最简单实现方式为PWM波加RC滤波器来实现。Ho图2为最简单的实现方式，利用单片机产生PWM波，通过由电阻尺和电容C构成的简单积分电路，滤掉高频进行平滑后，得到D／A转换的输出电压。该电路没有基准电压，而且随着负载电流和环境温度的变化，精度很难保证。另外，图2的D／A转换的负载能力也比较差，只适合与具有高输入阻抗的后续电路连接。因此，图2的电路只能用在对D／A转换输出精度要求不高、负载很小的场合。对精度和负载能力要求较高的场合，需要对图2的电路进行改进，增加基准电压、负载驱动等电路。 3高分辨率D／A转换的硬件电路 电路图中LM336—5为基准电压源，LM358输出放大器。图3中A点的PWM波经过两级阻容滤波在B点得到直流电压信号，实现了D／A转换功能。由于放大器的输入阻抗很大，二级阻容滤波的效果很好，B点的电压纹波极小，满足高精度要求。输出放大器工作在电压跟随器方式，输出范围在(0—5．2)V之间，满足目前的(1_5)V传输标准。如果需要输出电流信号，只需要加一级可变恒流输出电路即可。

DA转换器的转换方式

D/A转换器的转换方式 （资料来源：中国联保网）并行数模转换 数模转换有两种转换方式：并行数模转换和串行数模转换。图1为典型的并行数模转换器的结构。虚线框内的数码操作开关和电阻网络是基本部件。图中装置通过一个模拟量参考电压和一个电阻梯形网络产生以参考量为基准的分数值的权电流或权电压；而用由数码输入量控制的一组开关决定哪一些电流或电压相加起来形成输出量。所谓“权”，就是二进制数的每一位所代表的值。例如三位二进制数“111“,右边第1位的“权”是 20/23=1/8；第2位是21/23=1/4；第3位是22/23=1/2。位数多的依次类推。图2为这种三位数模转换器的基本电路,参考电压VREF在R1、R2、R3中产生二进制权电流,电流通过开关。当该位的值是“0”时,与地接通；当该位的值是“1”时,与输出相加母线接通。几路电流之和经过反馈电阻Rf产生输出电压。电压极性与参考量相反。输入端的数字量每变化1，仅引起输出相对量变化1/23=1/8,此值称为数模转换器的分辨率。位数越多分辨率就越高，转换的精度也越高。工业自动控制系统采用的数模转换器大多是10位、12位，转换精度达0.5～0.1%。 串行数模转换 串行数模转换是将数字量转换成脉冲序列的数目，一个脉冲相当于数字量的一个单位，然后将每个脉冲变为单位模拟量，并将所有的单位模拟量相加，就得到与数字量成正比的模拟量输出，从而实现数字量与模拟量的转换。 随着数字技术，特别是计算机技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测等领域，为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的实际对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等），要使计算机或数字仪表能识别、处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路--模数和数模转换器。 将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称A/D转换器或ADC,Analog to Digital

第九章 AD转换器和DA转换器试题及答案

第九章 A/D 转换器和D/A 转换器 一、填空题 1.（11-1易）D/A 转换器是把输入的________转换成与之成比例的_________。 2.（11-1中）倒T 形电阻网络D/A 转换器由___________、__________、_________及 _____________组成。 3.（11-1易）最小输出电压和最大输出电压之比叫做__________,它取决于D/A 转换器的 ________。 4.（11-1中）精度指输出模拟电压的_________和_________之差，即最大静态误差。主要 是参考电压偏离__________、运算放大器____________、模拟开关的 ________、电阻值误差等引起的。 5.（11-1易）D/A 转换器输出方式有____________、__________和__________。 6.（11-2易）采样是将时间上___________（a.连续变化，b.断续变化）的模拟量，转换成 时间上_________（a.连续变化，b.断续变化）的模拟量。 7.（11-2） 参考答案： 1.数字量/数字信号，模拟量/模拟信号 2.译码网络，模拟开关，求和放大器，基准电源 1. 分辨率 位数 2. 实际值 理论值 标准值 零点漂移 压降 3. 单极性同相输出 单极性反相输出 双极性输出 4. a b 二、选择题 1.（11-2中）将采样所得的离散信号经低通滤波器恢复成输入的原始信号，要求采样频率s f 和输入信号频谱中的最高信号max i f 的关系是（ ）。 A ．max 2s i f f ≥ B ．max s i f f ≥ C ．max s i f f = D ． max s i f f < 2.（11-2易）下列不属于直接型A/D 转换器的是（ ）。 A ．并行A/D 转换器 B ．双积分A/D 转换器 C ．计数器A/ D 转换器 D ．逐次 逼近型A/D 转换器 三、判断题（正确打√，错误的打×） 1.（11-2易）采样是将时间上断续变化的模拟量，转换成时间上连续变化的模拟量。 （ ） 2.（11-2中）在两次采样之间，应将采样的模拟信号暂存起来，并把该模拟信号保持到下 一个采样脉冲到来之前。 （ ）

高速DA转换芯片MX7541原理及应用

5 摘要：美国美信公司生产的MX7541系列器件是一种12位并行高速D/A转换器，此芯片可方便地应用于精密仪器的输出控制系统中。文中介绍了该芯片的基本参数和主要特性，给出了MAX7541与单片机和CPLD连接的具体应用电路。 关键词：D/A MAX7541 数模转换器CPLD 单片机 １概述 ＭＸ７５４１是美国ＭＡＸＩＭ公司生产的高速高精度１２位数字／模拟转换器芯片，由于ＭＸ７５４１转换器件的功耗特别低，而且其线性失真可低达０．０１２％，因此，该Ｄ／Ａ转换器芯片特别适合于精密模拟数据的获得和控制。此外，由于ＭＸ７５４１器件内部带有激光制作的精密晶片电阻和温度补偿电路以及ＮＭＯＳ开关，因而可充分保证ＭＸ７５４１具有１２位的精度。还有一个重要特点是：ＭＸ７５４１的所有输入均与ＣＭＯＳ和ＴＴＬ电平兼容。 ＭＸ７５４１在电气和管脚上都与ＡＤ公司的ＡＤ７５４１芯片兼容，它们都采用标准的１８脚封装。其主要电气特点如下： ●转换时间：０．６μｓ； ●具有１２位线性输出（１／２ＬＳＢ）； ●准确度：１ＬＳＢ； ●功耗低，５Ｖ情况下通常为４５０ｍＷ； ●可进行四象限乘法转换； ●与ＴＴＬ、ＣＭＯＳ电平兼容。

２引脚功能和内部结构 图１所示是ＭＸ７５４１的引脚排列图，各引脚功能如下? ＶＲＥＦ?ＤＡＣ转换器的电压参考输入端，其电压值在±２５Ｖ之间； ＲＦＢ?反馈电阻接入端，在双极模式时与外置运算放大器输出相连； ＯＵＴ１?ＯＵＴ２?电流输出，Ｉ１＋Ｉ２为常数； ＢＩＴ１～ＢＩＴ１２?数字量输出，ＢＩＴ１为最高位? ＶＤＤ?电源输入?范围为＋１７Ｖ～＋５Ｖ? ＧＮＤ?数字地。 图２所示是ＭＸ７５４１高速Ｄ／Ａ转换芯片的内部结构功能图。 ３ＭＸ７５４１的输入与输出 ＭＸ７５４１有两种输出方式,即单极性输出和双极性输出,两种方式的电路连接图分别如图３和图４所示。两种输出方式的输入输出对应关系分别列于表１和表２。 表单极性输入输出关系

DA转换器

实验D/A转换器 、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。 、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U LSB与输入数码为全 1时的满度输出电压U m之比，即： 分辩率=罟H ..................................................................... 3-13J 当U m—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。电路中只有DAC低4位输入端接到计数器的输出端，高4位输入端接地。这意味着这个DAC最多只有15级模拟电压输出，而不是通常8位DAC的255级。计数器在计到最后一个二进制数1111 时，将复位到0000,并开始新一轮计数。因此在示波器的屏幕上，所看到的DAC 模拟电压输出曲线像是一个15级阶梯。通过测量示波器曲线图上第15级的最大电压值，可确定DAC满度输出电压。这个电压将小于全8位数码输入时255级DAC的满度输出电压。

DA转换器

华中科技大学 《电子线路设计、测试与实验》实验报告 实验名称：D/A转换电路 院（系）：自动化学院 专业班级： 姓名： 学号：U 时间： 指导教师：汪小燕 2014 年 6 月12 日

一、实验目的 1、熟悉D/A转换器的工作原理及其主要性能指标。 2、掌握集成D/A转换器的基本使用方法。 3、学会用DAC0832构成阶梯波电压发生器。 二、实验元器件 集成电路DAC0832 1片； 74HC161 1片。 电阻1kΩ4只； 2.4kΩ1只； 5.1kΩ3只； 10kΩ2只。 μ2只； 电容0.01F μ1只； 0.1F μ1只； 10F μ1只。 220F 三、实验原理 D/A转换器DAC0832 DAC0832是采用pxOS工艺制成的电流输出型8位数/模转换器引脚排列如图37所示。各引脚含义为：

图38 DAC0823外部连接图 VREF：基准电压，通过它将外加高精度的电压源接至T型电压网络，电压范围为(－10～10)V，也可以接向其它D/A转换器的电压输出端。 VCC：电源、电压范围(＋5～＋15)V AGND：模拟地 DGND：数字地 实验原理及参考电路： 四、硬件实验内容 (2)按表５.２４.２依次出入数字量，用数字万用表测出相应的输出模拟电压1O v的值，记入表中。

(4)参照图５.２４.６所示的阶梯波发生器原理图。将十进制计数器７４ＨＣ１６１的输出 3210Q Q Q Q 、、、 由高到低，对应接到ＤＡＣ０８３２数字输入端的高四位7654D D D D 、、、 ，低四位输入端3210D D D D 、、、接地。７４ＨＣ１６１的ＣＰ选用１ ｋＨＺ方波。在示波器上观察和记录ＣＰ、3210Q Q Q Q 、、、以及ＤＡＣ０８３２输出的模拟电压波形 O v 。

8位DA转换器

8位D/A 转换器－DAC0832 1. 引脚及其功能 DAC0832是双列直插式8位D/A 转换器。能完成数字量输入到模拟量(电流)输出的转换。图1-1和图1-2分别为DAC0832的引脚图和内部结构图。其主要参数如下：分辨率为8位，转换时间为1μs ，满量程误差为±1LSB ，参考电压为(+10～-10)V ，供电电源为(+5～+15)V ，逻辑电平输入与TTL 兼容。从图1-1中可见，在DAC0832中有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存器，它的允许锁存信号为ILE ，第二级锁存器称为DAC 寄存器，它的锁存信号也称为通道控制信号 /XFER 。 图1-1中，当ILE 为高电平， 片选信号 /CS 和写信号 /WR1 为低电平时，输入寄存器控制信 号为1，这种情况下，输入寄存器 的输出随输入而变化。此后，当 /WR1由低电平变高时，控制信号 成为低电平，此时，数据被锁存 到输入寄存器中，这样输入寄存 器的输出端不再随外部数据DB 的变化而变化。 对第二级锁存来说，传送控 制信号 /XFER 和写信号 /WR2 同时为低电平时，二级锁存控制 信号为高电平，8位的DAC 寄存 器的输出随输入而变化，此后， 当 /WR2由低电平变高时，控制 信号变为低电平，于是将输入寄 存器的信息锁存到DAC 寄存器中。 图1-1中其余各引脚的功能定义如下： (1)、DI 7～DI 0 ：8位的数据输入端，DI 7为最高位。 (2)、I OUT1 ：模拟电流输出端1，当DAC 寄存器中数据全为1时，输出电流最大，当 DAC 寄存器中数据全为0时，输出电流为0。 (3)、I OUT2 ：模拟电流输出端2， I OUT2与I OUT1的和为一个常数，即I OUT1＋I OUT2＝常数。 (4)、R FB ：反馈电阻引出端，DAC0832内部已经有反馈电阻，所以 R FB 端可以直接接到外部运算放大器的输出端，这样相当于将一个反馈电阻接在运算放大器的输出端和输入端之间。 (5)、V REF ：参考电压输入端，此端可接一个正电压，也可接一个负电压，它决定0至255的数字量转化出来的模拟量电压值的幅度，V REF 范围为(+10～-10)V 。V REF 端与D/A 内部T 形电阻网络相连。 (6)、Vcc ：芯片供电电压，范围为(+5~ 15)V 。 (7)、AGND ：模拟量地，即模拟电路接地端。 (8)、DGND ：数字量地。 图1-1、DAC0832引脚图

8位DA转换器-DAC0832

资料1：8位D/A 转换器－DAC0832 1. 引脚及其功能 DAC0832是双列直插式8位D/A 转换器。能完成数字量输入到模拟量(电流)输出的转换。图1-1和图1-2分别为DAC0832的引脚图和内部结构图。其主要参数如下：分辨率为8位，转换时间为1μs ，满量程误差为±1LSB ，参考电压为(+10～-10)V ，供电电源为(+5～+15)V ，逻辑电平输入与TTL 兼容。从图1-1中可见，在DAC0832中有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存器，它的允许锁存信号为ILE ，第二级锁存器称为DAC 寄存器，它的锁存信号也称为通道控制信号 /XFER 。 图1-1中，当ILE 为高电平，片选信号 /CS 和写信号 /WR1为低电平时，输入寄存器控制信号为1，这种情况下， 输入寄存器的输出随输入而变化。此后，当 /WR1由低电平 变高时，控制信号成为低电平，此时，数据被锁存到输入寄 存器中，这样输入寄存器的输出端不再随外部数据DB 的变 化而变化。 对第二级锁存来说，传送控制信号 /XFER 和写信号 /WR2同时为低电平时，二级锁存控制信号为高电平，8位的 DAC 寄存器的输出随输入而变化，此后，当 /WR2由低电平 变高时，控制信号变为低电平，于是将输入寄存器的信息锁 存到DAC 寄存器中。 图1-1中其余各引脚的功能定义如下： (1)、DI 7～DI 0 ：8位的数据输入端，DI 7为最高位。 (2)、I OUT1 ：模拟电流输出端1，当DAC 寄存器中数据 全为1时，输出电流最大，当 DAC 寄存器中数据全 为0时，输出电流为0。 (3)、I OUT2 ：模拟电流输出端2， I OUT2与I OUT1的和为一个常数，即I OUT1＋I OUT2＝常数。 (4)、R FB ：反馈电阻引出端，DAC0832内部已经有反馈电阻，所以 R FB 端可以直接接到外部运算放大器的输出端，这样相当于将一个反馈电阻接在运算放大器的输出端和输入端之间。 (5)、V REF ：参考电压输入端，此端可接一个正电压，也可接一个负电压，它决定0至255的数字量转化出来的模拟量电压值的幅度，V REF 范围为(+10～-10)V 。V REF 端与D/A 内部T 形电阻网络相连。 (6)、Vcc ：芯片供电电压，范围为(+5~ 15)V 。 (7)、AGND ：模拟量地，即模拟电路接地端。 (8)、DGND ：数字量地。

AD转换&DA转换原理分类与技术指标总结

目录 一.产生原因 二.ADC和DAC基本原理及特点 2.1 模数转换器(ADC)的基本原理 2.2 数模转换器(DAC)的基本原理 三ADC和DAC的主要技术指标 四ADC和DAC的发展趋势和应用前景 一.产生原因 随着现代科学技术的迅猛发展,特别是数字系统已广泛应用于各种学科领域及日常生活,微型计算机就是一个典型的数学系统。但是数字系统只能对输入的数字信号进行处理,其输出信号也是数字信号。而在工业检测控制和生活中的许多物理量都是连续变化的模拟量,如温度、压力、流量、速度等,这些模拟量可以通过传感器或换能器变成与之对应的电压、电流或频率等电模拟量。为了实现数字系统对这些电模拟量进行检测、运算和控制,就需要一个模拟量与数字量之间的相互转换的过程。即常常需要将模拟量转换成数字量,简称为AD 转换,完成这种转换的电路称为模数转换器(Analog to Digital Converter) ,简称ADC;或将数字量转换成模拟量,简称DA转换,完成这种转换的电路称为数模转换器(Digital to Analog Converter) ,简称DAC,图1是某微机控制系统框图。 二.ADC和DAC基本原理及特点 2.1 模数转换器(ADC)的基本原理 模拟信号转换为数字信号,一般分为四个步骤进行,即取样、保持、量化和编码。前两个步骤在取样-保持电路中完成,后两步骤则在ADC中完成。 常用的ADC有积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ -Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。下面简要介绍常用的几种类型的基本原理及特点: 1）积分型(如TLC7135) 。 积分型ADC工作原理是将输入电压转换成时间或频率,然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率,但缺点是由于转换精度依赖于积分时间,因此转换速率极低。初期的单片ADC大多采用积分型,现在逐次比较型已逐步成为主流。双积分是一种常用的AD 转换技术,具有精度高,抗干扰能力强等优点。但高精度的双积分AD芯片,价格较贵,增加了单片机系统的成本。 2）逐次逼近型(如TLC0831) 。 逐次逼近型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成,从MSB开始,顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较,经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低,在低分辨率( < 12位)时价格便宜,但高精度( > 12位)时价格很高。 3）并行比较型/串并行比较型(如TLC5510) 。