微机原理与接口技术课件：09 数模转换器da
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V
VFULL
1/2 LSB
tC
t
15
2 0832外部引脚
2.1 0832主要特性
DAC0832是采用CMOS工艺制造的8位电流输出型 D/A转换器。
（1） 分辨率8位 （2） 建立时间为1 μs （3）功耗20mW （4）数字输入电平为TTL电平 （5）差动输出
16
2 0832外部引脚
2.2 0832外部引脚
19
3 0832内部结构
3.1 0832内部结构
20
3 0832内部结构
3.2 0832内部组成
（1）8位输入寄存器 （2）8位DAC寄存器 （3）8位D/A转换器 （4）控制电路
11
1 0832数模转换
1.7 R-2R梯形电阻网络
Rf
n-1
210
Vi -
Vo
+
2R
Vref
R
Vn-1
2R 2R 2R
...
R R 2R
V2
V1 V0
倒向左边：支路中电阻接地，即该位为0； 倒向右边：支路接入加法电路的相加点Vi，即该位为1。
依次计算支路 电流I0至I7
Vo2RR fVre(f210D7211D7212D6..21.7D0)2RR fVreif702-iD7i
（3）与外设相连信号
VREF：参考电压输入。 -10V～+10V，一般为+5V或+10V
IOUT1 ：模拟电流输出，接运放反相端。 IOUT2：模拟电流输出， D/A转换差动电流输出。
用于连接运算放大器的输入 Rfb：内部反馈电阻引脚，接运放输出 VCC：数字电路供电电压 AGND、DGND：模拟地和数字地
09 DAC0832数模转换
主要内容 1 0832数模转换 2 0832外部引脚 3 0832内部结构 4 0832的应用
1
1 0832数模转换
1.1 数模转换
（1） D/A转换器的作用是将数字信号转换成模拟 的电信号。 （2） D/A转换即数/模转换，是将数字量转换成与 其成比例的模拟量。 （3） D/A转换器的核心电路是解码网络，解码网 络主要形式有两种：一种是权电阻解码网络，另 一种是T型(梯型)电阻网络。
2
1 0832数模转换
1.2 微机控制系统 （1） 传感器：温度、速度、流量、压力等非电信号，称为物理量。要 把这些物理量转换成电量，才能进行模拟量对数字量的转换，这种把 物理量转换成电量的器件称为传感器。目前有温度、压力、位移、速 度、流量等多种传感器。 （2） A/D转换 （3） D/A转换
3
8
1 0832数模转换
1.5 权电阻网络
S1 S2 S3 S4 S5
Vref
S6 S7 S8
2R
Rf
4R
8R
16R
32R
64R
128R
256R
上式中n=8
VO
9
1 0832数模转换
1.5 权电阻网络
（（代1D码）i=就1如时对果S应i闭用不合8位同；二输D进i出=0制电时代压Si断码VO开来；）控，制则图不中同的的S1～二S进8 制 （-(225）5/当25代6)V码re在f之0间～变FF化H之；间变化时，VO相应地在0～ （3）为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际 的D/A转换器采用R-2R梯形电阻网络，它只用两种 阻值的电阻(R和2R)。
V0=-Rfi= n12i1 RfVref =-i= n12 1iVref
7
1 0832数模转换
1.4 基本变换原理
（合4上），如S果i=0每表个示支Si断路开由，一则个上开式关变Si控换制为，：Si=1表示Si
V0
=
n
-
i=1
1 2i
SiVref
若Si=1,该项对VO有贡献 若Si=0,该项对VO无贡献
13
1 0832数模转换
1.8 主要技术指标
（2）转换精度
实际输出值与理论值之间的最大偏差 可用最小量化阶⊿来度量： ⊿=±1/2 LSB 也可用满量程的百分比来度量： 如0.05% FSR （FSR-Full Scale Range）
14
1 0832数模转换
1.8 主要技术指标
（3）建立时间
从开始转换到与满量程值相差±1/2 LSB所对应的模拟量所需 要的时间
17
2 0832外部引脚
2.3 0832引脚信号
（1）输入寄存器控制信号
D7～D0：输入数据线 ILE：输入锁存允许 CS：片选信号 WR1：写输入锁存器
（2）用于DAC寄存器的控制信号
WR2：写DAC寄存器 XFER：允许输入锁存器的数据传送到DAC寄存器
18
2 0832外部引脚
2.2 0832引脚信号
1 0832数模转换
1.3 数模转换器基本构成
（1）模拟开关
（2）电阻网络（权电阻网络、R-2R梯形电阻网络）
（3）运算放大器
Rf
数字量
模拟开关
电阻网络
∑
VO Vref
4
1 0832数模转换
1.4 基本变换原理
（1）若运放的放大倍数足够大时，输出电压VO与 输入电压Vin的关系为：
Rf
VO
=
-
Rf R
Vin
Vin
R
∑
VO
5
1 0832数模转换
1.4 基本变换原理
（2）若输入端有n个支路, 则输出电压VO与输入电 压Vin的关系为：
Rf R1
V0
=
-Rf
n i=1
1 Ri
Vin
Vin
…∑
VO
Rn
6
1 0832数模转换
1.4 基本变换原理
（基3准）电若压令V每ref，个则支有路：的输入电阻为2iRf , 并令Vin为一
12
1 0832数模转换
1.8 主要技术指标
（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）分辨率
输入的二进制数每±1个最低有效位 (LSB)使输出变化的程度。 可用输入数字量的位数来表示，如8位、10位等；也可用 一个LSB使输出变化的程度来表示。 例：一个满量程为5V的10位D/A变换器，±1 LSB的变化将使 输出变化 5/(210-1) = 5/1023 = 0.04888V = 48.88mV （LSB-Least Significant Bit）
10
1 0832数模转换
1.6 D/A变换器的工作原理
（1）在集成电路中，通常采用T型解码网络实现数 字量往模拟量的转换，再利用运算放大器完成模拟 电流变为模拟电压的转换。 （2）D/A转换器的功能是把二进制数字量电信号转 换为与其数值成正比的模拟量电信号。在D/A参数 中一个最重要的参数就是分辨率，它是指输人数字 量或发电生流)单的位变数化码量变。化时，所对应输出模拟量(电压 （3）DAC0832采用先进的CMOS/Si—Cr工艺，为8位 的D/A转换器。其内部具有双输入数据缓冲器和一 个R-2RT型电阻网络，原理图如下：
VFULL
1/2 LSB
tC
t
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2 0832外部引脚
2.1 0832主要特性
DAC0832是采用CMOS工艺制造的8位电流输出型 D/A转换器。
（1） 分辨率8位 （2） 建立时间为1 μs （3）功耗20mW （4）数字输入电平为TTL电平 （5）差动输出
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2 0832外部引脚
2.2 0832外部引脚
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3 0832内部结构
3.1 0832内部结构
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3 0832内部结构
3.2 0832内部组成
（1）8位输入寄存器 （2）8位DAC寄存器 （3）8位D/A转换器 （4）控制电路
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1 0832数模转换
1.7 R-2R梯形电阻网络
Rf
n-1
210
Vi -
Vo
+
2R
Vref
R
Vn-1
2R 2R 2R
...
R R 2R
V2
V1 V0
倒向左边：支路中电阻接地，即该位为0； 倒向右边：支路接入加法电路的相加点Vi，即该位为1。
依次计算支路 电流I0至I7
Vo2RR fVre(f210D7211D7212D6..21.7D0)2RR fVreif702-iD7i
（3）与外设相连信号
VREF：参考电压输入。 -10V～+10V，一般为+5V或+10V
IOUT1 ：模拟电流输出，接运放反相端。 IOUT2：模拟电流输出， D/A转换差动电流输出。
用于连接运算放大器的输入 Rfb：内部反馈电阻引脚，接运放输出 VCC：数字电路供电电压 AGND、DGND：模拟地和数字地
09 DAC0832数模转换
主要内容 1 0832数模转换 2 0832外部引脚 3 0832内部结构 4 0832的应用
1
1 0832数模转换
1.1 数模转换
（1） D/A转换器的作用是将数字信号转换成模拟 的电信号。 （2） D/A转换即数/模转换，是将数字量转换成与 其成比例的模拟量。 （3） D/A转换器的核心电路是解码网络，解码网 络主要形式有两种：一种是权电阻解码网络，另 一种是T型(梯型)电阻网络。
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1 0832数模转换
1.2 微机控制系统 （1） 传感器：温度、速度、流量、压力等非电信号，称为物理量。要 把这些物理量转换成电量，才能进行模拟量对数字量的转换，这种把 物理量转换成电量的器件称为传感器。目前有温度、压力、位移、速 度、流量等多种传感器。 （2） A/D转换 （3） D/A转换
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1 0832数模转换
1.5 权电阻网络
S1 S2 S3 S4 S5
Vref
S6 S7 S8
2R
Rf
4R
8R
16R
32R
64R
128R
256R
上式中n=8
VO
9
1 0832数模转换
1.5 权电阻网络
（（代1D码）i=就1如时对果S应i闭用不合8位同；二输D进i出=0制电时代压Si断码VO开来；）控，制则图不中同的的S1～二S进8 制 （-(225）5/当25代6)V码re在f之0间～变FF化H之；间变化时，VO相应地在0～ （3）为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际 的D/A转换器采用R-2R梯形电阻网络，它只用两种 阻值的电阻(R和2R)。
V0=-Rfi= n12i1 RfVref =-i= n12 1iVref
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1 0832数模转换
1.4 基本变换原理
（合4上），如S果i=0每表个示支Si断路开由，一则个上开式关变Si控换制为，：Si=1表示Si
V0
=
n
-
i=1
1 2i
SiVref
若Si=1,该项对VO有贡献 若Si=0,该项对VO无贡献
13
1 0832数模转换
1.8 主要技术指标
（2）转换精度
实际输出值与理论值之间的最大偏差 可用最小量化阶⊿来度量： ⊿=±1/2 LSB 也可用满量程的百分比来度量： 如0.05% FSR （FSR-Full Scale Range）
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1 0832数模转换
1.8 主要技术指标
（3）建立时间
从开始转换到与满量程值相差±1/2 LSB所对应的模拟量所需 要的时间
17
2 0832外部引脚
2.3 0832引脚信号
（1）输入寄存器控制信号
D7～D0：输入数据线 ILE：输入锁存允许 CS：片选信号 WR1：写输入锁存器
（2）用于DAC寄存器的控制信号
WR2：写DAC寄存器 XFER：允许输入锁存器的数据传送到DAC寄存器
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2 0832外部引脚
2.2 0832引脚信号
1 0832数模转换
1.3 数模转换器基本构成
（1）模拟开关
（2）电阻网络（权电阻网络、R-2R梯形电阻网络）
（3）运算放大器
Rf
数字量
模拟开关
电阻网络
∑
VO Vref
4
1 0832数模转换
1.4 基本变换原理
（1）若运放的放大倍数足够大时，输出电压VO与 输入电压Vin的关系为：
Rf
VO
=
-
Rf R
Vin
Vin
R
∑
VO
5
1 0832数模转换
1.4 基本变换原理
（2）若输入端有n个支路, 则输出电压VO与输入电 压Vin的关系为：
Rf R1
V0
=
-Rf
n i=1
1 Ri
Vin
Vin
…∑
VO
Rn
6
1 0832数模转换
1.4 基本变换原理
（基3准）电若压令V每ref，个则支有路：的输入电阻为2iRf , 并令Vin为一
12
1 0832数模转换
1.8 主要技术指标
（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）分辨率
输入的二进制数每±1个最低有效位 (LSB)使输出变化的程度。 可用输入数字量的位数来表示，如8位、10位等；也可用 一个LSB使输出变化的程度来表示。 例：一个满量程为5V的10位D/A变换器，±1 LSB的变化将使 输出变化 5/(210-1) = 5/1023 = 0.04888V = 48.88mV （LSB-Least Significant Bit）
10
1 0832数模转换
1.6 D/A变换器的工作原理
（1）在集成电路中，通常采用T型解码网络实现数 字量往模拟量的转换，再利用运算放大器完成模拟 电流变为模拟电压的转换。 （2）D/A转换器的功能是把二进制数字量电信号转 换为与其数值成正比的模拟量电信号。在D/A参数 中一个最重要的参数就是分辨率，它是指输人数字 量或发电生流)单的位变数化码量变。化时，所对应输出模拟量(电压 （3）DAC0832采用先进的CMOS/Si—Cr工艺，为8位 的D/A转换器。其内部具有双输入数据缓冲器和一 个R-2RT型电阻网络，原理图如下：