Transcript 数模转换器DAC0832及其应用

数模转换器DAC0832及其应用
内容提要
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DAC（D/A）数模转换器
DAC0832简介
DAC0832引脚
DAC0832时序图
DAC0832操作流程
DAC0832示例
数模转换器
• 输入数字量，输出一个与数字量相对应的
电流或电压信号的模拟量的电路，称为数/
模转换器（Digital-Analog Converter，
DAC）或D/A转换器。
• D/A转换器被广泛用于计算机函数发生器、
计算机图形显示以及与A/D转换器相配合的
控制系统等。
数模转换器
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分类
按数字位数分：8位、10位、12位等
按转换速度分：低速、高速
按数据的传递方式分：串行、并行
在线性DAC中，输出的模拟电压的公式为：
Vout模拟信号=Vref*Din数字信号/2n
DAC的主要性能指标
• 分辨率：指DAC能分辨的最小输出模拟增量，取决于
输入数字量的二进制位数。
• 建立时间：从数字信号输入DAC起，到输出电流（或
电压）达到稳态值所需的时间为建立时间。建立时间的大
小决定了数模转换速度，是DAC最重要的指标之一。
• 转换精度：指满量程时，DAC的实际模拟输出值和理
论值的接近程度。
• 偏移量误差：指输入数字量为0时，输出模拟量对0的偏移
值。
• 线性度：指DAC的实际转换特性曲线和理想直线之间的最
大偏移差。
DAC0832简介
• DAC0832是采用CMOS工艺制成的单片电
流输出型8位D/A转换器。
DAC0832引脚
• CS：片选信号输入线，低电平有效；
• WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲
（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、
WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平
时，数据锁存器状态随输入数据线变换，
LE1的负跳变时将输入数据锁存；
• AGND：模拟信号地
• D0～D7：8位数字信号输入线
DAC0832引脚
• Uref：基准电压输入线，Vref的范围为-10V～
+10V；
• Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可
调整转换满量程精度；芯片内部有反馈电阻。
• DGND：数字信号地
• IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容
线性变化；当输入全为1时Iout1最大，当输入
全为0时Iout1最小，输出电流为0。
• IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一
常数；
• Ucc：电源输入端，Vcc的范围为+5V～+15V；
DAC0832引脚
• ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；
• WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应
大于500ns）有效。由WR2、XFER的逻辑组合产
生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出
随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据
锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。
• XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，
负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；
DAC0832内部结构
• DAC0832的内部结构如图10.9所示。DAC0832是
采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有
两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、
单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路
的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。
• 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。
DAC0832内部结构
• 图10.9中ILE为高电平、CS和WR1为低电平时，
LE1为高电平，输入寄存器的输出跟随输入而变
化；此后，当WR1由低变高时，LE1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化。对第
二级锁存器来说，XFER和WR2同时为低电平时，
LE2为高电平，DAC寄存器的输出跟随其输入而
变化；此后，当WR2由低变高时，LE2变为低电
平，将输入寄存器的资料锁存到DAC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
变化而变化。
电流转换成电压信号
• DAC0832输出的是电流，它需要经过一个外接的
运算放大器将信号转换为电压输出。
• 输出的模拟电压的公式为：
Vout模拟信号=Vref*Din数字信号/2n
• 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。
μA741
• uA741M，uA741，uA741C（单运放）是高增益运算放大
器，用于军事，工业和商业应用.这类单片硅集成电路器
件提供输出短路保护和闭锁自由运作。这些类型还具有广
泛的共同模式，差模信号范围和低失调电压调零能力与使
用适当的电位。
μA741引脚
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1和5为偏置(调零端)，
2为反向输入端，
3为正向输入端，
4接电源Vcc-，
6为输出，
7接电源Vcc+，
8空脚
μA741经典电路
DAC0832与μA741经典电路
DAC0832与μA741经典电路
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态。具体地说，就是使
WR2和XFER都为低电平，DAC寄存器的锁存选
通端得不到有效电平而直通；此外，使输入寄存
器的控制信号ILE处于高电平、CS处于低电平，
这样，当WR1端来一个负脉冲时，就可以完成1
次转换。
DAC0832的工作方式
• 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WR1和CS为低电平，ILE为高电平，这
样，输入寄存器的锁存选通信号处于无效
状态而直通；当WR2和XFER端输入1个负
脉冲时，使得DAC寄存器工作在锁存状态，
提供锁存数据进行转换。
DAC0832的工作方式
• 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。
DAC0832的工作方式
• 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WR1，WR2，XFER，CS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。
DAC0832时序图
DAC0832示例
• DAC0832的仿真模型在Data Converters库
里面；
• UA741的仿真模型在Operational Amplifiers
库里面。
• DAC0832采用直通方式，即WR1，WR2，
XFER，CS均接地，ILE接高电平。