D/A轉(zhuǎn)換原理及參數(shù)指標(biāo)

這一篇介紹D/A轉(zhuǎn)換原理以及在TX-1C上的接線方式(實現(xiàn)方法)，再用一個例子來加深理解。

D/A轉(zhuǎn)換原理及參數(shù)指標(biāo)

1.基本原理

數(shù)字量是二進制代碼數(shù)位組合而來的，每位都有一定的權(quán)重，在D/A轉(zhuǎn)換中，怎么樣把這些權(quán)重以合適的方法表示出來是轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。

為了讓數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，必須將每一位代碼按其權(quán)重的大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量，然后再把這些模擬量相加。D/A轉(zhuǎn)換的示意圖如下：

即輸入相應(yīng)的二進制數(shù)，得出一個模擬量的輸出，而作為一個三位的轉(zhuǎn)換，模擬量與數(shù)字量的對應(yīng)關(guān)系可以用下圖來表示。在右圖中D分別對應(yīng)了相應(yīng)的V0 。

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下面介紹集中D/A轉(zhuǎn)換器，他們思路大致相同，常用的分別有這幾類：

1.權(quán)電阻D/A轉(zhuǎn)換

如果一個n位二進制數(shù)用D n = d n ? 1 d n ? 2 d n ? 3 … d 1 d 0 來表示，那它從高位到低位的權(quán)重分別為2 n ? 1 ,2 n ? 2 … 如果可以通過電阻阻值的不同來對各支路進行處理最后加和，應(yīng)該是可以達到預(yù)期效果的。下來展示一個4位的權(quán)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換電路。

這其中d i 的值可以為0或1，表示開關(guān)的打開與閉合，之后通過一個求和放大器輸出相應(yīng)的模擬量。

因為是反相放大器，故推導(dǎo)過程如下：

從推導(dǎo)過程可發(fā)現(xiàn)當(dāng)VREF為正電壓時最后導(dǎo)出的結(jié)果為負值。故在運用中向VREF導(dǎo)入負值就可。

這個電路的問題是電阻的值之間相差可能過大，可能會引起誤差，另外開關(guān)應(yīng)該也是有阻值的，也會帶來分壓的問題。下面是基于此問題的改進版電路

2.倒T形電阻D/A

這里只用了兩種電阻R/2R，但通過并聯(lián)分流同樣實現(xiàn)了電流的加和。

且此電路中的2R電阻均接地或虛地，這樣做的的好處是流經(jīng)2R電阻的電流與開關(guān)位置無關(guān)，是一個確定的值。通過進一步推導(dǎo)可得：

注意也要對模擬開關(guān)導(dǎo)通電阻的阻值做限制，不然會出現(xiàn)電流不準確的情況。

3.權(quán)電流D/A(利用電流源)

倒T型D/A中一旦開關(guān)或電阻的阻值沒有保持二倍關(guān)系，電流關(guān)系就會隨之變化，不太穩(wěn)定。采取進一步的改進方案。

采用恒流源就可以避免電阻阻值對電路的影響。

相應(yīng)分析如下，可發(fā)現(xiàn)輸出量是正比于輸入的數(shù)字量的。

4.雙極性輸出D/A

考慮到在實際情況中常把二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為補碼的形式，則若把原碼輸入后對應(yīng)的數(shù)再轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)化為補碼時偏移的輸出就更完善了。對應(yīng)關(guān)系如下。

且由于之前的電路只能單極輸出，不滿足現(xiàn)在的需求，可通過在運放負極加一個帶有V B ( + ) 和R的偏置電路解決。下面引出的VREF(?) 當(dāng)然是負的，這樣就能實現(xiàn)原碼轉(zhuǎn)化為補碼并雙極輸出。

電路圖如下：

D/A的參數(shù)指標(biāo)與A/D相差不大，在此不作贅述。

DAC0832的工作原理以及實現(xiàn)方法

因采取電流輸出方式，有IOUT1和IOUT2兩個輸出接口,引腳分布圖如下：

出現(xiàn)了兩個新的引腳XFER和ILE。

XFER為數(shù)據(jù)傳輸控制信號輸入端，ILE 為鎖存允許段，另外Rfb為反饋電阻端，與IOUT1端接有一電阻?？纯词謨陨系慕泳€，大概清楚除了數(shù)據(jù)總線外還要把哪些端口與控制總線相連。

其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖，可看到CS和WR1相與后再和ILE相與接至鎖存器，故這個輸入鎖存器應(yīng)當(dāng)擁有三態(tài)功能，且三個接口都有效時才能傳送數(shù)據(jù)。關(guān)注DAC寄存器上的連接線，XFER 起到了控制另外一個寫入端的作用。

TX-1C實驗板上將DAC外圍電路接為直通方式(其可以雙緩沖，單緩沖或者直通)，同樣的道理，我們需要研究它的接線以及操作時序圖。

操作時序圖相較于A/D的改變就是將V0換為了IOUT1，且多了ILE鎖存允許的引腳，其余相同。

現(xiàn)用一道例題來融會貫通所學(xué)知識。

分析：1.需要用sbit定義蜂鳴器，dula，wela，以及WR，CS的引腳

2.蜂鳴器的警報用高低電平控制，則發(fā)光二極管D12流程為滅→亮 →滅 兩個過程各需要2.5s

3.又說是均勻點亮/熄滅，則考慮找一個步進，定義好中間變量且將系統(tǒng)初始化后，用大循環(huán)分別對這兩種情況進行處理(滅→亮/亮→滅 )

4.對于步進n要有一個計算，之后需要delayms(2500ms/n)

具體程序如下：