DAC0832作为程控放大衰减使用方法详解

DAC0832引脚功能电路应用原理图
（一）D/A转换器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。

如图4-8 2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=256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。

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4-85
1. 运算放大器
运算放大器有三个特点：
⑴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。

⑵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。

⑶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、由电阻网络和运算放大器组成的、最简单的4位D/A转换器。

图中，V0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，D1，…，D n-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0000B~1111B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1，一直变化到1111B，那么，在输出端就可得到一个0~V0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，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D点等效于一个数值为R的电阻接在参考电压V REF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，S2，S1，S0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-VREF/（2R），同理，开关S2，S1，S0倒向右边时，输入电流分别为-VREF/（4R），-VREF/（8R），-VREF/（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）-VREF/（4R）-VREF/（8R）-VREF/（16R）
=-VREF/（2R）（20+2-1+2-2+2-3）=-VREF/（24R）（23+22+21+20）
相应的输出电压
V0=IR0=-VREFR0（24R）（23+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 ）（Dn-12n-1+Dn-2 2n-2+…+D121+D020） (Di=1或0) 上式表明，输出电压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。

10.3.3 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。

转换结果以一组差动电流IOUT1和I OUT2输出。

DAC0832主要性能参数：①分辨率8位； ②转换时间1μs ;③参考电压±10V ；④单电源+5V~+15v ；⑤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，当由低变高时，1LE 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
LE为高电平，DAC 化。

对第二级锁存器来说，XFER和2
WR同时为低电平时，2
寄存器的输出跟随其输入而变化；此后，当2
WR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：
WR是否起作用。

CS——片选信号，和允许锁存信号ILE组合来决定1
ILE——允许锁存信号。

WR——写信号1，作为第一级锁存信号，将输入资料锁存到输入寄存器（此1
WR必须和CS、ILE同时有效）。

时，1
WR——写信号2，将锁存在输入寄存器中的资料送到DAC寄存器中进行2
锁存（此时，传输控制信号XFER必须有效）。

WR。

XFER——传输控制信号，用来控制2
DI7~DI0——8位数据输入端。

I OUT1——模拟电流输出端1。

当DAC寄存器中全为1时，输出电流最大，当DAC寄存器中全为0时，输出电流为0。

I OUT2——模拟电流输出端2。

I OUT1+I OUT2=常数。

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。

相当于将反馈电阻接在运算放大器的输入端和输出端之间。

V REF——参考电压输入端。

可接电压范围为±10V。

外部标准电压通过V REF 与T型电阻网络相连。

V CC——芯片供电电压端。

范围为+5V~+15V，最佳工作状态是+15V。

AGND——模拟地，即模拟电路接地端。

DGND——数字地，即数字电路接地端。

3.DAC0832的工作方式
DAC0832进行D/A转换，可以采用两种方法对数据进行锁存。

第一种方法是使输入寄存器工作在锁存状态，而DAC寄存器工作在直通状
WR和XFER都为低电平，DAC寄存器的锁存选通端得不态。

具体地说，就是使2
到有效电平而直通；此外，使输入寄存器的控制信号ILE处于高电平、CS处于WR端来一个负脉冲时，就可以完成1次转换。

低电平，这样，当1
第二种方法是使输入寄存器工作在直通状态，而DAC寄存器工作在锁存状态。

就是使和CS为低电平，ILE为高电平，这样，输入寄存器的锁存选通信
WR和XFER端输入1个负脉冲时，使得DAC寄存器号处于无效状态而直通；当2
工作在锁存状态，提供锁存数据进行转换。

根据上述对DAC0832的输入寄存器和DAC寄存器不同的控制方法，DAC0832有如下3种工作方式：
⑴单缓冲方式。

单缓冲方式是控制输入寄存器和DAC寄存器同时接收资
料，或者只用输入寄存器而把DAC 寄存器接成直通方式。

此方式适用只有一路模拟量输出或几路模拟量异步输出的情形。

⑵双缓冲方式。

双缓冲方式是先使输入寄存器接收资料，再控制输入寄存器的输出资料到DAC 寄存器，即分两次锁存输入资料。

此方式适用于多个D/A 转换同步输出的情节。

⑶直通方式。

直通方式是资料不经两级锁存器锁存，即1WR ，2WR ，XFER ，
均接地，ILE 接高电平。

此方式适用于连续反馈控制线路，不过在使用时，必须通过另加I/O 接口与CPU 连接，以匹配CPU 与D/A 转换。

4.DAC0832的外部连接
DAC0832的外部连接线路如图10.10所示。

5. DAC0832的应用举例
5.1 DAC0832单缓冲工作方式在单片机中的简单应用（一）
单缓冲型工作方式主要用于一路DAC或多路DAC不需要同步的场合，主要是把DAC0832的两个寄存器中任一个接成常通状态。

如下图所示，ILE引脚接高电平，写选通信号WR1、WR2都和单片机的写信号WR连接。

片选信号CS，数据传送信号XFER都连接到高位地址线A15(P2.7)，输入寄存器和DAC寄存器的地址都是7FFFH (因为CS和XFER都是低电平有效，即A15低电平有效，其余地址线A0~A14都为高电平时的地址为DAC0832的最高地址，即其在系统中的地址，即为7FFFH。

) CPU对DAC0832执行一次写操作，则把数据直接写入DAC寄存器，DAC0832的输出也将随之变化。

本例是用DAC0832生成锯齿波，用运算放大器LM324将输出的电流信号转换为电压信号。

C程序如下：
#include<reg51.h>
#include<absacc.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define DAC0832 XBYTE[0X7FFF] //DAC0832在系统中的地址为0X7FFF
void delay(uint x) //延时函数
{uchar i;
while(x)
for(i=0;i<120;i++);
}
void main()
{uchar i;
while(1)
{for(i=0;i<256;i++) //产生锯齿波
DAC0832=i;
delay(1);
}
}
5.2 DAC0832单缓冲工作方式在单片机中的简单应用（二）
如下图所示，本例仍然是利用DAC0832工作在单缓冲方式输出锯齿波，和上例不同的是，这里将片选信号CS，数据传送信号XFER都通过地址锁存器74LS373连接到最低位地址线A0(P2.0)。

所以输入寄存器和DAC寄存器的地址变为FFFEH (因为CS和XFER都是低电平有效，即A0低电平有效，其余地址线A1~A15都为高电平时的地址为DAC0832的最高地址，即其在系统中的地址，即为FFFEH。

)
C程序如下：
C程序如下：
#include<reg51.h>
#include<absacc.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define DAC0832 XBYTE[0XFFFE] //DAC0832在系统中的地址变为0XFFFE
void delay(uint x) //延时函数
{uchar i;
while(x)
for(i=0;i<120;i++);
}
void main()
{uchar i;
while(1)
{for(i=0;i<256;i++) //产生锯齿波DAC0832=i;
delay(1);
}
}。