D/A转换原理及性能指标-从《单片机应用技术》中获得

1）D/A转换原理

D/A转换的方法较多，例如电阻D/A转换法、T型电阻D/A转换法、变形权电阻解码法等。在集成电路中，通常采用电流相加型的R-2R T型电阻解码网络，下文仅介绍D/A转换原理。

图7.13表示一个采用R-2R T型解码网络的4位D/A转换器的转换原理。它由4位切换开关、4路R-2R电阻网络、放大器OA和标准电源VREF组成。电子开关S3～S0受4位DAC寄存器中b3～b0控制，当bi=1，Si与运放OA的求和点A相连；bi=0，则Si接地。无论Si的投向如何，只要基准电压VREF不变，电流Ii均不变（因为A点虚地）。为分析方便，设bi均为“1”，根据克希霍夫定律，则如下关系成立

图7.13　T型D/A转换原理图

S3～S0的状态受b3～b0控制，并不一定是全“0”，若它们中有些位为“0”，则Si中相应开关会因接地而未流入运放A端，则可得通式为

对n位T型电阻解码网络，上式可变为

可见，输出电压与输入数字量成正比；幅度大小可通过选择基准电压VREF和电阻Rf/R的比值来调整。

2）D/A转换器的性能指标

D/A转换器（Digital to Analog Converter）的性能指标是选用DAC芯片型号的依据，也是衡量芯片质量的重要参数，DAC的性能指标主要有以下5个。(www.xing528.com)

（1）分辨率

分辨率（Resolution）是指D/A转换器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。对于n位的D/A转换器，其分辨率为满量程值的1/2n。

（2）转换精度

转换精度（Conversion Accuracy）和分辨率是两个不同的概念。它是指满量程时，DAC的实际模拟输出值和理论值的接近程度。T型电阻网络的DAC的转换精度与参考电压VREF、电阻值和电子开关的误差有关。例如：满量程时，理论输出值为10 V，实际输出值为9.99～10.01 V，转换精度为±10 mv。

通常，DAC的转换精度为分辨率的1/2，即LSB（LSB为分辨率），指最低一位数字量变化引起幅度的变化量。

（3）偏移量误差

偏移量误差（Offset Error）是指输入数字量为零时，输出不为零的量。通常它可通过DAC的外接VREF和电位器加以调整。

（4）线性度

线性度（Linearity）是指DAC的实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏差。通常线性度不应超出±LSB。

（5）转换速度

转换速度（Conversion Rate）是指DAC输入的数字量有满刻度变化时，其输出模拟信号达到满刻度值±LSB所需要的时间，一般为几纳秒到几微秒。