1、DAC0832 引脚功能电路应用原理图DAC0832 是采样频率为八位的 D/A 转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使 DAC0832 芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路 D/A 异步输入、同步转换等) 。所以这个芯片的应用很广泛,关于 DAC0832 应用的一些重要资料见下图： D/A 转换结果采用电流形式输出。若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过 RFB 端引用片内固有电阻，也可外接。DAC0832 逻辑输入满足 TTL 电平，可直接与TTL 电路或微机电路连接。dac0832 应用电路图da
2、c0832 应用电路图:DAC0832 引脚功能说明：DI0DI7：数据输入线，TLL 电平。 ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。 CS：片选信号输入线，低电平有效。 WR1：为输入寄存器的写选通信号。 XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。 WR2：为 DAC 寄存器写选通输入线。 Iout1:电流输出线。当输入全为 1 时 Iout1 最大。 Iout2: 电流输出线。其值与 Iout1 之和为一常数。 Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻. Vcc:电源输入线 (+5v+15v) Vref:基准电压输入线 (-10v+10v) AGND:模拟地,摸拟信号和基准
3、电源的参考地. DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好. 采用 ADC0809 实现 A/D 转换。（一） D/A 转换器 DAC0832DAC0832 是采用 CMOS 工艺制成的单片直流输出型 8 位数/模转换器。如图 4-82 所示，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 VREF 四大部分组成。运算放大器输出的模拟量 V0 为：图 4-82由上式可见，输出的模拟量 与输入的数字量（ ） 成正比，这就实现了从数字量到模拟量的转换。一个 8 位 D/A 转换器有 8 个输入端（其中每个输入端是 8 位二进制数的一位），有一个模拟输出端。输入可有 28=2
4、56 个不同的二进制组态，输出为 256 个电压之一，即输出电压不是整个电压范围内任意值，而只能是 256 个可能值。图 4-83 是 DAC0832 的逻辑框图和引脚排列。图 4-83D0D7：数字信号输入端。ILE：输入寄存器允许，高电平有效。CS：片选信号，低电平有效。WR1：写信号 1，低电平有效。XFER：传送控制信号，低电平有效。WR2：写信号 2，低电平有效。IOUT1、IOUT2：DAC 电流输出端。Rfb：是集成在片内的外接运放的反馈电阻。 Vref：基准电压（-1010V ）。Vcc：是源电压（+5+15V）。AGND：模拟地 NGND：数字地，可与 AGND 接在一起使用
5、。DAC0832 输出的是电流，一般要求输出是电压，所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。实验线路如图 4-84 所示。 图 4-85IN0IN7：8 路模拟信号输入端。A1、A2、A0 ：地址输入端。ALE 地址锁存允许输入信号，在此脚施加正脉冲，上升沿有效，此时锁存地址码，从而选通相应的模拟信号通道，以便进行 A/D 转换。START：启动信号输入端，应在此脚施加正脉冲，当上升沿到达时，内部逐次逼近寄存器复位，在下降沿到达后，开始 A/D 转换过程。EOC：转换结束输出信号（转换接受标志），高电平有效。OE：输入允许信号，高电平有效。CLOCK(CP)：时钟信号输入端，外接时钟频率
6、一般为 640kHz。 Vcc：+5V 单电源供电。 、 Vref(+),Vref(-)：基准电压的正极、负极。一般 Vref(+)接+5V 电源， Vref(-)接地。D7D0：数字信号输出端。 由 A2、A1、A0 三地址输入端选通 8 路模拟信号中的任何一路进行 A/D 转换。第 10章 模拟接口10.3 数/模（D/A）转换器D/A 转换器是接收数字量，输出一个与数字量相对应的电流或电压信号的模拟量接口。D/A 转换器被广泛用于计算机函数发生器、计算机图形显示以及与 A/D 转换器相配合的控制系统等。10.3.1 D/A 转换原理数字量的值是由每一位的数字权叠加而得的。D/A 转换器品
7、种繁多，有权电阻 DAC、变形权电阻 DAC、T 型电阻 DAC、电容型DAC 和权电流 DAC 等。为了掌握数/模转换原理，必须先了解运算放大器和电阻译码网络的工作原理和特点。1. 运算放大器运算放大器有三个特点：开环放大倍数非常高，一般为几千，甚至可高达 10 万。在正常情况下，运算放大器所需要的输入电压非常小。输入阻抗非常大。运算放大器工作时，输入端相当于一个很小的电压加在一个很大的输入阻抗上，所需要的输入电流也极小。输出阻抗很小，所以，它的驱动能力非常大。2.由电阻网络和运算放大器构成的 D/A 转换器利用运算放大器各输入电流相加的原理，可以构成如图 10.7 所示的、由电阻网络和运算
8、放大器组成的、最简单的 4 位 D/A 转换器。图中，V 0 是一个有足够精度的标准电源。运算放大器输入端的各支路对应待转换资料的 D0，D 1， Dn-1 位。各输入支路中的开关由对应的数字元值控制，如果数字元为 1，则对应的开关闭合；如果数字为 0，则对应的开关断开。各输入支路中的电阻分别为 R，2R ，4R，这些电阻称为权电阻。假设，输入端有 4 条支路。4 条支路的开关从全部断开到全部闭合，运算放大器可以得到 16 种不同的电流输入。这就是说，通过电阻网络，可以把 0000B1111B 转换成大小不等的电流，从而可以在运算放大器的输出端得到相应大小不同的电压。如果数字 0000B每次增
9、 1，一直变化到 1111B，那么，在输出端就可得到一个 0V0 电压幅度的阶梯波形。3.采用 T 型电阻网络的 D/A 转换器从图 10.7 可以看出，在 D/A 转换中采用独立的权电阻网络，对于一个 8 位二进制数的D/A 转换器，就需要 R，2R， 4R， ，128R 共 8 个不等的电阻，最大电阻阻值是最小电阻阻值的 128 倍，而且对这些电阻的精度要求比较高。如果这样的话，从工艺上实现起来是很困难的。所以，n 个如此独立输入支路的方案是不实用的。在 DAC 电路结构中，最简单而实用的是采用 T 型电阻网络来代替单一的权电阻网络，整个电阻网络只需要 R 和 2R 两种电阻。在集成电路中
10、，由于所有的组件都做在同一芯片上，电阻的特性可以做得很相近，而且精度与误差问题也可以得到解决。图 10.8 是采用 T 型电阻网络的 4 位 D/A 转换器。4 位元待转换资料分别控制 4 条支路中开关的倒向。在每一条支路中，如果（资料为 0）开头倒向左边，支路中的电阻就接到地；如果（资料为 1）开关倒向右边，电阻就接到虚地。所以，不管开关倒向哪一边，都可以认为是接“地” 。不过，只有开关倒向右边时，才能给运算放大器输入端提供电流。T 型电阻网络中，节点 A 的左边为两个 2R 的电阻并联，它们的等效电阻为 R，节点B 的左边也是两个 2R 的电阻并联，它们的等效电阻也是 R，依次类推，最后在
11、 D 点等效于一个数值为 R 的电阻接在参考电压 VREF 上。这样，就很容易算出，C 点、B 点、A点的电位分别为-V REF/2，-V REF/4，-V REF/8。在清楚了电阻网络的特点和各节点的电压之后，再来分析一下各支路的电流值。开关S3，S 2，S 1，S 0 分别代表对应的 1 位二进制数。任一资料位 Di=1，表示开关 Si 倒向右边；Di=0，表示开关 Si 倒向左边，接虚地，无电流。当右边第一条支路的开关 S3 倒向右边时，运算放大器得到的输入电流为-V REF/（2R） ，同理，开关 S2，S 1，S 0 倒向右边时，输入电流分别为-V REF/（4R） ，-V REF/
12、（ 8R） ，-V REF/（16R） 。如果一个二进制数据为 1111，运算放大器的输入电流I=-VREF/（2R ）-V REF/（4R ）-V REF/（8R ）-V REF/（16R ）=-VREF/（2R ） （2 0+2-1+2-2+2-3）=-VREF/（2 4R） （2 3+22+21+20）相应的输出电压V0=IR0=-VREFR0（2 4R） （2 3+22+21+20）将资料推广到 n 位，输出模拟量与输入数字量之间关系的一般表达式为：V0=-VREFR0/（ 2nR） （D n-12n-1+Dn-2 2n-2+D121+D020） (Di=1 或 0)上式表明，输出电压
13、 V0除了和待转换的二进制数成比例外，还和网络电阻R、运算放大器反馈电阻 R0、标准参考电压 VREF有关。10.3.2 D/A 转换器性能参数在实现 D/A转换时，主要涉及下面几个性能参数。分辨率。分辨率是指最小输出电压（对应于输入数字量最低位增 1 所引起的输出电压增量）和最大输出电压（对应于输入数字量所有有效位全为 1 时的输出电压）之比， 例如，4 位 DAC 的分辨率为 1/(24-1)=1/15=6.67%（分辨率也常用百分比来表示） 。8位 DAC 的分辨率为 1/255=0.39%。显然，位数越多，分辨率越高。转换精度。如果不考虑 D/A 转换的误差，DAC 转换精度就是分辨率
14、的大小，因此，要获得高精度的 D/A 转换结果，首先要选择有足够高分辨率的 DAC。D/A 转换精度分为绝对和相对转换精度，一般是用误差大小表示。DAC 的转换误差包括零点误差、漂移误差、增益误差、噪声和线性误差、微分线性误差等综合误差。绝对转换精度是指满刻度数字量输入时，模拟量输出接近理论值的程度。它和标准电源的精度、权电阻的精度有关。相对转换精度指在满刻度已经校准的前提下，整个刻度范围内，对应任一模拟量的输出与它的理论值之差。它反映了 DAC 的线性度。通常，相对转换精度比绝对转换精度更有实用性。相对转换精度一般用绝对转换精度相对于满量程输出的百分数来表示，有时也用最低位（LSB）的几分之
15、几表示。例如，设 VFS 为满量程输出电压 5V，n 位 DAC 的相对转换精度为0.1% ，则最大误差为 0.1%VFS=5mV；若相对转换精度为1/2LSB，LSB=1/2 n，则最大相对误差为1/2n+1V FS。非线性误差。D/A 转换器的非线性误差定义为实际转换特性曲线与理想特性曲线之间的最大偏差，并以该偏差相对于满量程的百分数度量。转换器电路设计一般要求非线性误差不大于1/2LSB。转换速率/建立时间。转换速率实际是由建立时间来反映的。建立时间是指数字量为满刻度值（各位全为 1）时，DAC 的模拟输出电压达到某个规定值（比如，90% 满量程或1/2LSB 满量程）时所需要的时间。建
16、立时间是 D/A 转换速率快慢的一个重要参数。很显然，建立时间越大，转换速率越低。不同型号 DAC 的建立时间一般从几个毫微秒到几个微秒不等。若输出形式是电流，DAC 的建立时间是很短的；若输出形式是电压，DAC 的建立时间主要是输出运算放大器所需要的响应时间。10.3.3 DAC0832 及接口电路DAC0832 是美国资料公司研制的 8 位双缓冲器 D/A 转换器。芯片内带有资料锁存器，可与数据总线直接相连。电路有极好的温度跟随性，使用了 COMS 电流开关和控制逻辑而获得低功耗、低输出的泄漏电流误差。芯片采用 R-2RT 型电阻网络，对参考电流进行分流完成 D/A 转换。转换结果以一组差
17、动电流 IOUT1 和 IOUT2 输出。DAC0832 主要性能参数：分辨率 8 位； 转换时间 1s;参考电压10V；单电源+5V+15v ；功耗 20mW。1.DAC0832 的结构DAC0832 的内部结构如图 10.9 所示。DAC0832 中有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存器，它的锁存信号为 ILE；第二级锁存器称为 DAC 寄存器，它的锁存信号为传输控制信号 XFER。因为有两级锁存器，DAC0832 可以工作在双缓冲器方式，即在输出模拟信号的同时采集下一个数字量，这样能有效地提高转换速度。此外，两级锁存器还可以在多个 D/A 转换器同时工作时，利用第二级锁存信号来实现多个转换器同步输出。图 10.9 中 LE 为高电平、 CS和 1WR为低电平时， 1LE为高电平，输入寄存器的输出跟随输入而变化；此后，当 1由低变高时， 1为低电平，资料被锁存到输入寄存器中，这时的输入寄存器的输出端不再跟随输入资料的变化而变化。对第二级锁存器来说， XFER和 2W同时为低电平时， 2LE为高电平，DAC 寄存器的输出跟随其输入而变化；此后，当 由低变高时， 变为低电平，将输入寄存器的资料锁存到 DAC 寄存器中。2. DAC0832 的引脚特性DAC0832 是 20 引脚的双列直插式芯片。各引脚的特性如下：
