數/模轉換電路(D/A)解決方案

一、DAC的基本原理

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

實現數字量—模擬量轉換的電路框圖：

D/A轉換特性圖

三位二進制數字量輸入和模擬量輸出的關系：

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

二、四位倒T網絡D/A轉換器

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，轉換速很快。

由圖可知；網絡部分的總電阻為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：。當輸入二進制數的某一位高電平時，對應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位數字量時：

當R=Rf時：

這種D/A轉換器的典型產品是AD7520(10位的一片D/A轉換器)

三、正負模擬量輸出的DAC電路

當正負的數字量輸入時，要求有正負的模擬量出。前面我們介紹過，一個正負數可以用補碼表示。因此，一個用補碼輸入的正、負數，如何轉換成正、負輸出的模擬量呢？

現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。

三位二進制補碼輸入時與之對應的偏移碼和D/A轉換器輸出間的關系表：

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，并設置了偏移電路來實現雙極型電壓輸出的。

電路說明：當輸入補碼d2d1d0=000，偏移碼=100時，使=0。因此，應調節(jié)RB的值，使IB=IMSB=VB/RB，輸出模擬電壓為0。

而在其它數字量輸入的情況下，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轉換電路，則有：

輸出模擬電壓為：

四、集成D/A轉換器DAC0832應用舉例

特點：8位分辨率，與8位微機兼容，價格低，接口簡單，轉換控制容易，電路為R-2R T型電阻網絡結構等。

外形和內部電路如圖：

D7～D0是數字量輸入端，VREF外接參考電壓，可正、可負。IO

UT1和IOUT2是電流輸出端，接運算放大器。內部

DAC0832與8031單片機連接電路：

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

電路進行兩路D/A轉換，實現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)送出要轉換的數字量，鎖存在各自的輸入鎖存器中，然后CPU同時向兩片DAC0832發(fā)出轉換控制信號，使兩個D/A轉換器輸入寄存器中的數據打入DAC寄存器，實現同步轉換輸出模擬量。由于該DAC是電流型輸出，所以，用運放實現I/V轉換，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。