数/模转换电路(D/A)

一、DAC的基本原理

将输入数字量变换成模拟量输出。 基本思路：将输入的二进制数按其位权的大小先转换成与之成正比的电流量(I)，然后将该电流再转换成模拟量电压输出(V)，即D→I，I→V输出。

实现数字量—模拟量转换的电路框图：

D/A转换特性图

三位二进制数字量输入和模拟量输出的关系：

图中输出模拟量的最小增量VLSB表示输入数字量中最低位为“1”时的模拟电压大小。

二、四位倒T网络D/A转换器

其特点是只有二种电阻阻值，精度可以做得很高；由于运放的反相输入端为虚地特性，开关切换时流过支路电流不变，只是流向反相端还是流向地端，所以没有过渡过程，转换速很快。

由图可知；网络部分的总电阻为R，而流过参考电源VREF的总电流为：

，而流过每一个节点的电流依次降低一半，即流过每一个支路的电流依次为：

。当输入二进制数的某一位高电平时，对应支路的电流流向反相端，反之流向地。因此流向反相端的电流有：

又因为：

，所以输出电压有：

输入为n位数字量时：

当R=Rf时：

这种D/A转换器的典型产品是AD7520(10位的一片D/A转换器)

三、正负模拟量输出的DAC电路

当正负的数字量输入时，要求有正负的模拟量出。前面我们介绍过，一个正负数可以用补码表示。因此，一个用补码输入的正、负数，如何转换成正、负输出的模拟量呢？

现以一个三位二进制补码为例加以说明，3位二进制补码可以表示为从+3到-4之间的任何一个十进制整数。

三位二进制补码输入时与之对应的偏移码和D/A转换器输出间的关系表：

能得到双极性输出电压的电路如图，它是将补码输入后，最高位求反，并设置了偏移电路来实现双极型电压输出的。

电路说明：当输入补码d2d1d0=000，偏移码=100时，使

=0。因此，应调节RB的值，使IB=IMSB=VB/RB，输出模拟电压为0。

而在其它数字量输入的情况下，输出模拟量有：

，

式中的Imax为偏移码全为1时的总电流。

对n位的双极型D/A转换电路，则有：

输出模拟电压为：

四、集成D/A转换器DAC0832应用举例

特点：8位分辨率，与8位微机兼容，价格低，接口简单，转换控制容易，电路为R-2R T型电阻网络结构等。

外形和内部电路如图：

D7～D0是数字量输入端，VREF外接参考电压，可正、可负。IO

UT1和IOUT2是电流输出端，接运算放大器。内部

和

分别是两个寄存器的锁存控制端，当

由1变0时， D7～D0输入数据送入8位输入寄存器，当

由1变0时，8位输入寄存器的数据锁存至8位DAC寄存器，并使8位DAC转换器的输出发生相应的变化。

DAC0832与8031单片机连接电路：

其中，DAC0832的输入数字量以及转换所需的各控制信号都来自单片机8031。

电路进行两路D/A转换，实现双缓冲器的同步方式连接。其工作原理如下：CPU的P0口P0～P7分时向DAC0832(1)和DAC0832(2)送出要转换的数字量，锁存在各自的输入锁存器中，然后CPU同时向两片DAC0832发出转换控制信号，使两个D/A转换器输入寄存器中的数据打入DAC寄存器，实现同步转换输出模拟量。由于该DAC是电流型输出，所以，用运放实现I/V转换，输出为模拟电压信号。电路采用二级运放放大。如果参考电压VREF为正电压时，第一级运放输出0～-5V模拟电压，而第二级输出-5V～+5V的模拟电压。