高效实用的D/A转换器技术

D/A转换器把数字量转换为模拟量的过程称为数/模转换，完成这种转换的电路称为数模转换器（Digital to Analog Converter），亦称D/A转换器或DAC，D/A转换器的品种很多。按输入数字量的位数分为8位、10位、12位和16位等；按输入的数码分为二进制方式和BCD码方式；按传送数字量的方式分为并行方式和串行方式；按输出形式分为电流输出型和电压输出型，其中电压输出型又有单极性和双极性。

1.D/A转换原理

n位D/A转换器方框图如图10-42所示，D/A转换器由数字寄存器、模拟电子开关、解码网络、集成运算电路及基准源电路部分组成，数字量以串行或并行方式输入并且存于数字寄存器中，数字寄存器各位数码分别控制对应位的模拟电子开关，使数码为1的位在位权网络上产生与之成正比的电流值，再由求和电路将各种权值相加，即得到与数字量对应的模拟量。

图10-42　2n位D/A转换器方框图

以4位倒T型电阻网络D/A转换器为例，如图10-43所示，它由R、2R两种阻值的电阻构成的倒T型电阻网络、模拟开关和运算放大器组成。输入数字D3、D2、D1和D0分别控制模拟电子开关K3、K2、K1和K0的工作状态，当Di为“1”时，开关Ki接通右边，相应的支路电流流入运算放大器；当Di为“0”时，开关Ki接通左边，相应的支路电流流入地。

图10-43　4位R-2R倒T型D/A转换器电路

根据电路计算：

若R＝RF，则运算放大器的输出为：

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倒T型D/A转换器的特点是：D/A转换器速度快，因为不管模拟开关Ki位置怎样，流过各支路的电流总是接近于恒定值，又由于它只有R和2R两种电阻，所以在集成芯片中的应用非常广泛。

2.常用DAC转换器指标

1）分辨率

它是指D/A转换器能分辨最小输出电压变化量与最大输出电压之比。对于一个n位的D/A转换器有：

n位D/A转换器分辨率≈

2）转换精度

D/A转换器的精度是指实际输出电压与理论输出电压之间的偏离程度，通常用最大误差与满量程输出电压之比的百分数表示。

3）转换时间

D/A转换器的转换时间是指在输入数字信号开始转换，到输出达到稳定时所需要的时间。转换时间越小，表示D/A转换器工作速度越快，单片集成D/A转换器中，转换时间一般不超过1μs。

常用的集成DAC转换器件有：DAC0832、AD7524等，DAC0832是CMOS工艺制造的8位D/A转换器，属于8位电流输出型D/A转换器，转换时间为1μs，片内带输入数字锁存器。利用D/A转换器可以产生各种波形，如方波、三角波、正弦波、锯齿波等以及它们组合产生的复合波形和不规则波形。

思考题：n位D/A转换器，其分辨率为多少？