模拟输入输出技术
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输出模拟量
最终值
+-
1 2
LSB
0 t
建立时间
图13.5 DAC的建立时间
13.2.3 典型DAC芯片DAC0832
DAC0832是采用CMOS工艺制成的R-2R倒T型电 阻网络8位D/A转换器，20脚DIP封装，内部带有两级8 位锁存。该器件不仅可用于一般数字系统和模拟系统 之间的接口电路，而且可以直接与8位微型计算机接口， 是目前使用较为广泛的一种集成DAC器件。
2. 转换精度
DAC的转换误差是指实际模拟输出值与理想值之间的误差 程度。该指标是一项综合性的静态性能指标。
转换误差
绝对误差：用VLSB的倍数表示
相对误差：绝对误差与满量程输出的比值
3. 建立时间
DAC的建立时间是指从数字量输入到完成转换且输出达到 终值误差的±1/2LSB所需时间。该指标是一项动态性能指标。
RF
D3
D2
D1
ห้องสมุดไป่ตู้D0
-
Vo
+
S3
S2
S1
S0
2R 2R 2R
R
R
R
-VREF P3
P2
P1
图13.4 倒T型电阻网络DAC
2R 2R
P0
通式：Ii
VREF R 24i
叠加原理： I D3I3 D2I2 D1I1 D0I0
VREF
R 24
3
Di 2i
i 0
假设RF=3R：Vo= -I∑RF
3V
1V
图13.10 D/A产生三角波
（1）确定上、下限所对应的数字量。
上限：Dup=3/(5/28)=153.6=99H 下限：Ddowm=1/(5/28) =51.2=33H
（2）编写程序。
采用从下限值开始逐次加1，直到上限值，然后在将上限值 逐次减1，直到下限值，如此重复，D/A转换器输出的就是一个 三角波。程序如下：
3
AGND
20 VCC 10 DGND
二、DAC0832工作方式
（1）直通方式 两个锁存器均处于直通状态，输入的数据
直接送至D/A转换器进行转换并输出。 （2）单缓冲方式
两个锁存器中一个处于直通状态，而只控制另 一个锁存器的锁存
（3）双缓冲方式
两级锁存器都受控。该缓冲方式常用于 要求多个模拟量同时输出的场合，以提高转 换的速度。
三、DAC0832的模拟输出方式
（1）单极性输出 DAC0832
D0 D7
RFB
VREF
IOUT1
-
IOUT2
+
VOUT1
AGND
图13.7 DAC0832 单极性电压输出示意图
VOUT1
D 2n
VREF
输出电压为0~-VREF
（2）双极性输出
DAC0832
VREF D0 D7
RFB
IOUT1 IOUT2
一、DAC0832引脚功能
~
D0 7
6 5 4 15 16 14
D7 13
ILE 19
1
CS 2 WR1 WR2 18
17
XFER
8 位 输 入 锁 存 器
8
8
位
位
D/A
D/A
锁
转
存
换
器
器
LE1
LE2
&
&
&
图13.6 DAC0832引脚功能框图
8 VREF
12
I OUT1 11 IOUT2
9
RFB
AGND
R2
R3
-
R1
+ A1 VOUT1
+ A2
VOUT2
图13.8 DAC0832双极性电压输出示意图
VOUT2
D - 2n-1 2n-1
VREF
输出电压为-VREF ~+VREF
13.2.4 D/A转换接口技术
分类：
有输入锁存器D/A与PC机的连接 不带输入锁存器D/A与PC机的连接
一、有输入锁存器D/A与PC机的连接
VREF ：参考电压
VO=K×D×VREF 其中，K为常数
n1
VA K VREF (Di 2i ) i 0
13.2.1 D/A转换的原理
D/A转换器的基本组成：
电阻（或电容）网络（核心） 模拟切换开关 基准电压 运算放大器
一、T型电阻网络DAC
RF
2R P3
P2
P1
P0
Vo
RRR
2R 2R 2R 2R 2R
13.1 模拟输入输出系统
传感器
A/D 转换器
微型计算机
D/A 转换器
被测控对象 图13.1 典型微型计算机测控系统
A: Analog(模拟量) D: Digital (数字量)
驱动器
13.2 数模（D/A）转换器
VREF
说明：
输入：D(n位数字量)
D
DAC
VO
输出：VO(模拟量)
图13.2 D/A转换器示意
i 0
推广到n位：
Vo
VREF 2n
n-1
Di 2i
i 0
T形电阻网络DAC的优缺点：
优点： 电阻的取值只有R和2R两种，易于集成， 转换精度高。
缺点： 当输入数字信号发生变化，使开关变换接 通方向时，流过开关的电流方向发生改 变，容易产生毛刺和影响工作速度。
改进：倒T形电阻网络DAC
二、倒T型电阻网络DAC
VREF 24
3
Di 2i
i 0
推广到n位：
Vo
VREF 2n
n-1
Di 2i
i0
倒T形电阻网络DAC的优缺点：
优点： 保证电流始终能以一个方向流过开关，提 高转换精度。
缺点： 由于模拟开关的导通电阻和各支路电阻串 联，电阻值将附加在各支路的电阻上，从 而降低转换精度。
改进：电流激励型DAC
13.2.2 DAC的主要性能指标
一、 分辨率：最小输出电压VLSB和满量程输出电压 VFSR之比。
最小输出电压：VLSB －－当输入数字量D=00…01时的输出
满量程输出电压：VFSR －－当输入数字量D=11…11时的输出
分辨率：
分辨率 VLSB 1 VFSR 2n 1
说明：DAC位数越多，分辨率越高
DAC0832
PC D0 机 D7 扩 充
D0
RFB
D7
IOUT1
-
-5V
VREF
IOUT2
+
VO
槽 WR
WR1
A0 A7 M/IO
译 +5V 码 器
ILE CS AGND
WR2 XFER DGND
图13.9 PC机与DAC0832连接示意图
[例13.1] 设DAC0832工作在单缓冲方式下，单极性输出， 端口地址为350H，VREF =-5V，现利用该转换器进行D/A 转换，产生一个如图13.10所示三角波。
TRIANG Z1：
PROC MOV MOV MOV OUT INC LOOP
FAR DX，350H CX，066H AL，33H DX，AL
S3
S2
S1
S0
D3
D2
(MSB)
D1
D0
(LSB)
输入数字量
图13.3 T型电阻网络DAC
VREF
通式：Ii
VREF 3R 24i
叠加原理： I D3I3 D2I2 D1I1 D0I0
VREF 3R 24
3
Di 2i
i 0
假设RF=3R：Vo= -I∑RF
VREF 24
3
Di 2i
最终值
+-
1 2
LSB
0 t
建立时间
图13.5 DAC的建立时间
13.2.3 典型DAC芯片DAC0832
DAC0832是采用CMOS工艺制成的R-2R倒T型电 阻网络8位D/A转换器，20脚DIP封装，内部带有两级8 位锁存。该器件不仅可用于一般数字系统和模拟系统 之间的接口电路，而且可以直接与8位微型计算机接口， 是目前使用较为广泛的一种集成DAC器件。
2. 转换精度
DAC的转换误差是指实际模拟输出值与理想值之间的误差 程度。该指标是一项综合性的静态性能指标。
转换误差
绝对误差：用VLSB的倍数表示
相对误差：绝对误差与满量程输出的比值
3. 建立时间
DAC的建立时间是指从数字量输入到完成转换且输出达到 终值误差的±1/2LSB所需时间。该指标是一项动态性能指标。
RF
D3
D2
D1
ห้องสมุดไป่ตู้D0
-
Vo
+
S3
S2
S1
S0
2R 2R 2R
R
R
R
-VREF P3
P2
P1
图13.4 倒T型电阻网络DAC
2R 2R
P0
通式：Ii
VREF R 24i
叠加原理： I D3I3 D2I2 D1I1 D0I0
VREF
R 24
3
Di 2i
i 0
假设RF=3R：Vo= -I∑RF
3V
1V
图13.10 D/A产生三角波
（1）确定上、下限所对应的数字量。
上限：Dup=3/(5/28)=153.6=99H 下限：Ddowm=1/(5/28) =51.2=33H
（2）编写程序。
采用从下限值开始逐次加1，直到上限值，然后在将上限值 逐次减1，直到下限值，如此重复，D/A转换器输出的就是一个 三角波。程序如下：
3
AGND
20 VCC 10 DGND
二、DAC0832工作方式
（1）直通方式 两个锁存器均处于直通状态，输入的数据
直接送至D/A转换器进行转换并输出。 （2）单缓冲方式
两个锁存器中一个处于直通状态，而只控制另 一个锁存器的锁存
（3）双缓冲方式
两级锁存器都受控。该缓冲方式常用于 要求多个模拟量同时输出的场合，以提高转 换的速度。
三、DAC0832的模拟输出方式
（1）单极性输出 DAC0832
D0 D7
RFB
VREF
IOUT1
-
IOUT2
+
VOUT1
AGND
图13.7 DAC0832 单极性电压输出示意图
VOUT1
D 2n
VREF
输出电压为0~-VREF
（2）双极性输出
DAC0832
VREF D0 D7
RFB
IOUT1 IOUT2
一、DAC0832引脚功能
~
D0 7
6 5 4 15 16 14
D7 13
ILE 19
1
CS 2 WR1 WR2 18
17
XFER
8 位 输 入 锁 存 器
8
8
位
位
D/A
D/A
锁
转
存
换
器
器
LE1
LE2
&
&
&
图13.6 DAC0832引脚功能框图
8 VREF
12
I OUT1 11 IOUT2
9
RFB
AGND
R2
R3
-
R1
+ A1 VOUT1
+ A2
VOUT2
图13.8 DAC0832双极性电压输出示意图
VOUT2
D - 2n-1 2n-1
VREF
输出电压为-VREF ~+VREF
13.2.4 D/A转换接口技术
分类：
有输入锁存器D/A与PC机的连接 不带输入锁存器D/A与PC机的连接
一、有输入锁存器D/A与PC机的连接
VREF ：参考电压
VO=K×D×VREF 其中，K为常数
n1
VA K VREF (Di 2i ) i 0
13.2.1 D/A转换的原理
D/A转换器的基本组成：
电阻（或电容）网络（核心） 模拟切换开关 基准电压 运算放大器
一、T型电阻网络DAC
RF
2R P3
P2
P1
P0
Vo
RRR
2R 2R 2R 2R 2R
13.1 模拟输入输出系统
传感器
A/D 转换器
微型计算机
D/A 转换器
被测控对象 图13.1 典型微型计算机测控系统
A: Analog(模拟量) D: Digital (数字量)
驱动器
13.2 数模（D/A）转换器
VREF
说明：
输入：D(n位数字量)
D
DAC
VO
输出：VO(模拟量)
图13.2 D/A转换器示意
i 0
推广到n位：
Vo
VREF 2n
n-1
Di 2i
i 0
T形电阻网络DAC的优缺点：
优点： 电阻的取值只有R和2R两种，易于集成， 转换精度高。
缺点： 当输入数字信号发生变化，使开关变换接 通方向时，流过开关的电流方向发生改 变，容易产生毛刺和影响工作速度。
改进：倒T形电阻网络DAC
二、倒T型电阻网络DAC
VREF 24
3
Di 2i
i 0
推广到n位：
Vo
VREF 2n
n-1
Di 2i
i0
倒T形电阻网络DAC的优缺点：
优点： 保证电流始终能以一个方向流过开关，提 高转换精度。
缺点： 由于模拟开关的导通电阻和各支路电阻串 联，电阻值将附加在各支路的电阻上，从 而降低转换精度。
改进：电流激励型DAC
13.2.2 DAC的主要性能指标
一、 分辨率：最小输出电压VLSB和满量程输出电压 VFSR之比。
最小输出电压：VLSB －－当输入数字量D=00…01时的输出
满量程输出电压：VFSR －－当输入数字量D=11…11时的输出
分辨率：
分辨率 VLSB 1 VFSR 2n 1
说明：DAC位数越多，分辨率越高
DAC0832
PC D0 机 D7 扩 充
D0
RFB
D7
IOUT1
-
-5V
VREF
IOUT2
+
VO
槽 WR
WR1
A0 A7 M/IO
译 +5V 码 器
ILE CS AGND
WR2 XFER DGND
图13.9 PC机与DAC0832连接示意图
[例13.1] 设DAC0832工作在单缓冲方式下，单极性输出， 端口地址为350H，VREF =-5V，现利用该转换器进行D/A 转换，产生一个如图13.10所示三角波。
TRIANG Z1：
PROC MOV MOV MOV OUT INC LOOP
FAR DX，350H CX，066H AL，33H DX，AL
S3
S2
S1
S0
D3
D2
(MSB)
D1
D0
(LSB)
输入数字量
图13.3 T型电阻网络DAC
VREF
通式：Ii
VREF 3R 24i
叠加原理： I D3I3 D2I2 D1I1 D0I0
VREF 3R 24
3
Di 2i
i 0
假设RF=3R：Vo= -I∑RF
VREF 24
3
Di 2i