D/A转换基本原理：微机原理与接口技术相关内容

二进制码或BCD码表示的数字量通过D/A转换器转化为模拟量，转换器输出的模拟量与输入二进制码或BCD码成正比。典型的D/A转换器通常由模拟开关、权电阻网络、缓冲电路等组成，其框图如图9-2所示。通常利用锁存器将要变换的数字信号加到模拟开关上，控制模拟开关将不同的权电阻接通或断开，经缓冲电路输出相应的模拟电压或电流，这种转换器的核心是一个电阻网络，这种电阻网络有各种类型，但其基本原理类似。

图9-2 D/A转换器结构框图

本节重点在于理解D/A转换器的工作原理，下面分析图9-3所示的权电阻网络。

在图9-3中，D₃～D₀为4位输入数字量，R、2R、4R和8R为加权电阻，S₃～S₀是电子模拟开关。当某位D_i=1时，相应开关闭合，接通权电阻；D_i=0时，开关断开。运算放大器（以下简称运放）的同相输入端（+）接地，由于运放的输入阻抗非常高，流入反相输入端（-）的电流几乎为0，同相端与反相端之间的电流也非常小，所以反相输入端的电压也为0，P点为虚地点。参考电压V_REF为权电阻支路提供权电流，各支路电流大小与权电阻成反比关系。

图9-3 权电阻网络D/A转换器(www.xing528.com)

流入P点的总电流I_out为

由于流入运算放大器的电流为0，故I_f=I_out。又因为P点为虚地点，所以运放的输出电压V_out=−I_f×R_f。这样，对于同样的输入数据，当参考电压V_REF改变时，I_out和V_out均随之而改变。若固定V_REF，则输出电压V_out与输入数字量成正比关系。

如果R_f=R/2，输入数字量D₃D₂D₁D₀=1000，V_REF=+5V，则输出电压V_out为

这样，用二进制数字控制开关的通断，就可以产生相应的输出电压。由于D/A转换器中的开关和权电阻的数目是有限的，故D/A转换器输出电压仅是某些固定的值，例如，对于上面的例子，输入数字量的范围为0000～1111，相应的输出电压值有16种，它们的大小在0～15V_REF/16 V范围内。实现D/A转换的方案有许多种，如R-2R梯形电阻网D/A转换点、2ⁿR电阻分压式D/A转换点等，它们集成在电路芯片内部，在此就不一一介绍了。