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微机原理与接口技术 作者：徐建平 成贵学 第9章 A/D与D/A转换 在微型计算机的输入/输出系统中，常需要把外界连续变化的模拟信号送入计算机进行运算，或者把计算机中经过处理的数字信号输出控制某些外设。 完成由模拟信号到数字信号或由数字信号到模拟信号转换的过程分别称为模/数（A/D）转换或数/模（D/A）转换。 【本章内容提要】 了解D/A转换器的基本原理和技术指标 掌握DAC0832的工作原理和使用方法 了解A/D转换器的基本原理和技术指标 掌握DAC0809的工作原理和使用方法 9.1 D/A转换器 9.1.1 D/A转换器概述 将数字信号转换成模拟信号的装置称为D/A转换器，简称DAC。 1．DAC原理 D/A转换器的工作原理如图9-1所示。 基准电压经过开关接到输入电路上，输入的二进制数的各位数字分别控制一个开关：值为1时开关接通，值为0时开关断开。 输入电流通过一个电阻网络后，各支路的电流输入运算放大器经过相加和转换，从而实现由数字量到模拟电流或电压的转换 （1）权电阻网络 在权电阻网络中，自上而下各支路的电阻值都是前一支路电阻的2倍，如图9-2所示。 由于输入的二进制数的各位数字的权值不同，经过权电阻网络后，各支路可产生与二进制数各位的权成比例的电流。 各支路的电流再经过运算放大器相加和转换，产生与二进制数成比例的模拟电流或电压。 转换后的输出电压V0与输入基准电压Vref的关系为： （2）T型电阻网络 常用的方法是采用T型电阻网络，这种方法只使用两种阻值的电阻（R和2R），如图9-3所示。各处的电压依次为： 2．DAC技术指标 （1）分辨率 分辨率指的是输出电压的最小变化量与满量程输出电压之比，表明了D/A转换器的一个最低有效位（LSB）使输出变化的程度。 分辨率也常用输入二进制数的位数来描述，位数越多，则分辨率越高，转换时对应输入模拟信号的电压值越小。 例如，8位D/A转换器芯片的满量程电压为5V， 则DAC0832的分辨率为8位，或者表示为：5V/(28-1)＝19.6mV。 满量程电压指的是，输入二进制数的各位均为1时的输出电压。 输出电压的最小变化量指的是，输入的二进制数只有最低位为1时的输出电压。 （2）转换精度 转换精度指的是D/A转换的实际输出模拟值与理论值之间的最大偏差，表明了D/A转换的精确程度。 转换精度有两种表示方法：绝对精度和相对精度。 绝对精度是指D/A转换实际输出的模拟值与理论值之差，通常以LSB的分数形式表示。 相对精度是指满量程值校准后，实际输出的模拟值与理论值之差，通常以绝对精度与满量程（FSR）的百分比来度量。 例如，满量程值为10V时，n位D/A转换器的精度为±1/2 LSB，则其最大可能误差为： 精度为±0.05%表示最大可能误差为： （3）转换速率 转换速率是指大信号工作时，模拟输出电压的最大变化速度，单位为V/μs （4）建立时间 建立时间指的是，当输入数值满量程后，输出模拟值稳定到最终值的±1/2LSB时所需要的时间。该时间是表征D/A转换器性能的重要指标，显然建立时间越大，转换速率越低。 （5）温度灵敏度 温度灵敏度指的是，在满量程时，温度每升高1℃，输出模拟值变化的百分数。它反映了D/A转换器对温度变化的灵敏程度。 （6）输出范围 所谓输出范围，指的是D/A转换器输出电压的最大范围，一般为5V~10V。输出电压一般与参考电压、运算放大器的连接方式等有关。 9.1.2 D/A转换器芯片DAC0832 DAC0832是电流输出型D/A转换器，它的分辨率为8位，精度为±1LSB，建立时间为1μs，温度灵敏度为20×10-6/℃，参考电压为±10V，单电源为﹢5V~﹢15V，功耗20mW。 1．DAC0832引脚 DAC0832是20引脚的双列直插式芯片，如图9-4所示。各引脚的定义及功能如下。 DI7~ DI0：8位数据输入端，与CPU数据总线相连。 CS：片选信号，输入，低电平有效，与ILE配合决定WR1是否起作用。 ILE：输入锁存允许信号，输入，高电平有效。 WR1：写信号1，将数据8位输入数据锁存到输入寄存器中，低电平有效。此信号必须同CS、ILE同时有效，即当CS和WR1同时为低电平、ILE为高电平时，输入数据不锁存；当WR1变为高电平、ILE变为低电平时，输入数据被锁存在输入寄存器中。 WR2：写信号2将锁存在输入寄存器中的数据送到8位DAC寄存器中进行锁存，低电平有效。当WR2与传送控制信号XFER同时为低电平时，DAC寄存器中的数据不锁存；当WR2或XFER变为高电平时，输入寄存器中的数据被锁存在DAC寄存器中。 XFER：传送控制信号，输入，低电平有效，与WR2配合产生对DAC寄存器的锁存信号。 IOUT1：模拟电流输出1，