集成D/A转换器

　　数字系统只能处理数字信号。但在工业过程控制、智能化仪器仪表和数字通信等领域，数字系统处理的对象往往是模拟信号，因此，必须解决模拟信号与数字信号之间的转换问题。把数字信号转换成模拟信号的器件称为数/模转换器，把模拟信号转换成数字信号的器件称为模/数转换器。

　　1．D/A转换器的功能

　　数/模转换器简称D/A转换器或DAC（Digital to Analog Converter），其功能是把数字信号转换成模拟信号。

　　2． D/A转换器的结构与特性

　　（1）基本思想及电路结构

　　① 基本思想

　　基本思想是把数字量的每一位代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位数字量的模拟量相加，得到与数字量对应的模拟量。

　　② 电路结构

　　D/A转换器主要由数字寄存器、模拟电子开关、解码网络、求和电路和基准电压源组成，一个n位D/A转换器的一般结构如图1所示。

图1

　　图中，数字寄存器用于存放n位数字量，寄存器输出的每位数码分别控制对应位的模拟电子开关，使之在解码网络中获得与该位数码权值对应的模拟量送至求和电路，求和电路将各位权值对应的模拟量相加，便可得到与n位数字量对应的模拟量。

　　（2）转换特性

　　D/A转换器输入数字量与输出模拟量之间的对应关系称为转换特性。理想的D/A转换器应使输出模拟量与输入数字量成正比。设输入数字量D=D_n-1…D₁D0，输出模拟量用A表示，则输出与输入之间的关系为

　　式中，K为转换比例系数。

　3．D/A转换器的类型与参数

　　（1）常用类型

　　集成D/A转换器有许多类型和不同的分类方法。从电路结构来看，各类集成D/A转换器至少都包括电阻解码网络和电子开关两个基本组成部分。

　　根据电阻解码网络结构的不同，D/A转换器可分成权电阻网络、R-2R正梯形电阻网络和R-2R倒梯形电阻网络D/A转换器等类型；根据电子开关的不同，又可分成CMOS电子开关和双极型电子开关D/A转换器；根据输出模拟信号的类型，D/A转换器可分为电流型和电压型两种。

　　随着集成电路技术的发展，D/A转换器在电路结构、性能等方面都得到了不断改进，种类越来越多，功能越来越强。

　　（2）主要参数

　　衡量D/A转换器性能的主要参数有分辨率、非线性误差、绝对精度和建立时间。

　　4．典型芯片及应用

　　（1）典型芯片

　　集成D/A转换器DAC0832是一种常用的芯片，DAC0832是采用CMOS工艺制作的8位D/A转换器，采用20引脚双列直插式封装，并与微处理器完全兼容。该芯片的引脚排列如图2所示。

图2

　　① 引脚功能

　　DAC0832共有20条引脚，各引脚线功能如下。

　　D7～D0：数字信号输入端，D7为最高位，D0为最低位。

　　：控制信号输入端。

　　VR：参考电压输入端，电压值可在+10V～-10V范围内选择。

　　VCC：电源电压输入端，电压值可在+5V～+15V范围内选择，最佳工作状态为+15V。

　　I_OUT1、I_OUT2：电流输出端，因芯片内部不包含运算放大器，所以，I_OUT1和I_OUT2应分别和外接运算放大器的反相输入端和同相输入端相连接。

　　R_fb：反馈电阻引出端，因R_fb与I_OUT1间有内部反馈电阻，故运算放大器的输出端可直接接到R_fb端。

　　AGND：模拟信号接地端。

　　DGND：数字信号接地端。

　　② 工作方式

　　通过对控制信号输入端作不同的连接，可使DAC0832工作在3种不同工作方式。

　　双缓冲方式：输入数字量进行两级缓冲。

　　单缓冲方式：输入数字量只进行一级缓冲。

　　直通方式：输入数字量不进行缓冲。

　　（2）应用

　　D/A转换器广泛应用于I/O接口电路及数字化仪表中。