D/A转换器：DAC0832介绍

目前生产的D/A转换器的型号很多，按分辨率有8位、10位、12位、16位等；按速度分又有低速、高速等。但是，无论是哪种型号的芯片，它们的基本原理和功能是一致的，其芯片的引脚定义也是基本相同的。一般都有数据输入端和模拟量的输出端。其中模拟量的输出端又有单端输出和差动输出两种。D/A芯片所需参考电压V_REF由芯片接电源提供。为了使D/A转换器能连接输出模拟信号，CPU传输给D/A转换器的数据一定要进行锁存保持，然后再与D/A转换器相连接。有的D/A转换器芯片内部带有锁存器，那么此时D/A转换器可作为CPU的一个外围设备端口而挂在总线上。在需要进行D/A变换时。CPU通过片选信号和写控制信号将数据写至D/A转换器。

DAC0832是国内使用较为普遍的8位D/A转换器，它采用CMOS/Si-Cr工艺制成，分辨率为8位，功耗只有20mW，绝对精度为±（1/2）LSB，建立时间为1μs，单一电源供电，电源电压范围从+5～+15V。芯片内有R-2R梯形电阻网络，用于对参考电压产生的电流进行分流，完成数/模转换，转换结果以一组差动电流I_OUT1和I_OUT2输出。当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器。由于DAC0832片内有输入数据寄存器，故可直接与8088、8086等处理器的数据总线相连。

1.内部结构

图9-5所示是DAC0832内部结构图，从图中可以看出，DAC0832内部有一个8位输入寄存器和一个8位DAC寄存器，它们可以分别被予以选通。

图9-5 DAC0832内部结构图

①当为高电平时（ILE=1，，），输入寄存器的输出端信号跟随DI₇～DI₀变化。

②当由高变低时（ILE=0，或，或），输入寄存器锁存DI₇～DI₀的当前值。

③当LE₂为高电平时（，），DAC寄存器的输出信号跟随输入寄存器的输出信号变化。

④当由高变低时（，或），DAC寄存器锁存当前输入寄存器输出值。

DAC寄存器输出信号直接送D/A转换器进行转换。

2.引脚说明

图9-6给出了DAC0832的引脚图，其中有8条数据线、5条控制线，它们的作用分别如下：

（1）8条数据线

DI₇～DI₀：8位数字量输入数据线，DI₀是最低位，DI₇是最高位。

图9-6 DAC0832的引脚图

（2）5条控制线：片选信号输入端，输入低电平有效。

ILE：输入锁存允许信号，输入高电平有效。它与CS、WR₁配合使输入寄存器的输出随输入变化。 ：写信号1，输入低电平有效。当、W、ILE均为有效时，其数据写入8位输入锁存器。 ：写信号2，输入低电平有效。当其有效时，在传送控制信号的作用下，可将锁存在输入寄存器的8位数据送到DAC寄存器。

在使用DAC0832时，和信号的宽度应不小于500ns，待转换的数字量保持时间应在90ns以上。：传送控制信号，输入低电平有效。

（3）其他引脚

I_OUT1：模拟电流输出端1，当DAC寄存器各位均为1时，输出电流最大；当DAC寄存器各位均为0时，输出电流为0。

I_OUT2：模拟电流输出端2，I_OUT1与I_OUT2的和为一常数，一般单极性输出时I_OUT2接地，在双极性输出时接运放。

R_FB：内部反馈电阻引出端，外部的运算放大器输出端可以直接接到R_FB端。

V_REF：参考电压输入端，可以在-10～+10V范围内选择。

V_CC：数字电源端，可以在+5～+15V范围内选用，用+15V工作最佳。

AGND：模拟信号地。

DGND：数字信号地。(www.xing528.com)

3.工作方式

DAC0832有三种工作方式：

（1）双缓冲方式

通常采用的连接方式为：ILE固定接+5V，CPU的信号复连到和W，用作为输入寄存器的片选信号，作为DAC寄存器的片选信号，分别接到两个I/O端口地址译码输出。

双缓冲方式的优点是：在D/A转换的同时，可以接收下一个待转换的数据，从而提高转换效率。对于多路D/A转换接口，要求同步进行D/A输出时，必须采用双缓冲方式。

（2）单缓冲方式

采用单缓冲方式是令两个寄存器中的一个处于直通状态，例如把、接地（数字信号地），使DAC寄存器处于直通状态，ILE接+5V，接CPU的，接I/O端口地址译码器。只针对端进行一次写入操作，数据写入后即开始D/A转换。

（3）直通方式

当ILE接+5V，、、、都接地（数字信号地）时，DAC0832处于直通方式，输入端DI₇～DI₀一旦出现数字信号就立即进行D/A转换，由于输入不使用缓冲寄存器，所以不能和计算机系统的数据线直接相连。

在进行D/A（A/D）转换时，要正确处理芯片的接地问题。D/A转换器（A/D转换器）的内部主要是模拟电路，而运算放大器内部则完全是模拟电路，在设计D/A（A/D）转换电路时，比如要有其他的门电路、译码器等协同工作，它们是数字电路，因此，就存在“模拟”和“数字”两个系统，为了避免干扰，应当把系统的“数字地”连在一起，“模拟地”连在一起，然后再把“数字地”和“模拟地”连接到一个共地点。

4.DAC0832的应用

（1）DAC0832与8086微处理器的连接

DAC0832片内有两个寄存器作为输入和输出之间的缓冲，可以直接接在CPU的总线上，其连接电路如图9-7所示。

图9-7 DAC0832与PC总线的连接

从图9-7不难看出，DAC0832工作在单缓冲方式。从b点输出为双极性模拟电压，当D/A转换器输入端的数据从00H～0FFH变化时，b点输出将在-5～+5V之间变化。如果想要单极性0～+5V输出，那么只要使V_REF接-5V电源，然后直接从运算放大器N₁的a输出端输出即可。在图中的b输出端接一个680～0.1μF的电容是为了平滑D/A转换器的输出，同时也可以提高抗脉冲干扰能力。运算放大器可选LF353。

（2）DAC0832的输出驱动程序

由于DAC0832芯片是挂在I/O扩展总线上的，因此在编制DAC0832驱动时，只要把DAC0832看成是一个输出端口就行了。向该端口送一个8位的数据，在b输出端口就可以得到一个相应的输出电压。由图9-7得出DAC0832的端口地址为279H，如要在b点输出端产生周期为1s的锯齿波，则用8088汇编语言书写的程序如下：

以上程序不难看懂，所得的波形如图9-8所示。按理说其下降沿应呈阶梯形，但255级的级数较多，因此可近似看做一条光滑的直线。通过改变延时时间，可以调节锯齿波的周期。若需要输出的波形是锯齿波或三角波、倒三角波、梯形波、不同占空比的矩形波，甚至组合波形，都可以仿照上例稍加变化一一编程生成。

图9-8 D/A转换b点输出的锯齿波形

利用D/A转换器可以产生频率比较低的任意波形。这些波形是由程序产生的，所产生的波形最高频率受CPU执行指令速度的限制。

在图9-7中，DAC0832芯片与微机总线直接连接。但是，当微机应用系统中需要多片D/A转换器时，这种直接连接将会对数据总线构成较大的负载，应增加数据总线驱动器，减小数据总线的负载。图9-9是用8片DAC0832构成的8路8位D/A转换器电路，该图利用74LS244作为数据总线驱动器，译码器采用两片74LS138，8片DAC0832的端口地址范围为208H～20FH。图中引线经两个反相器才与DAC0832的相连，是为了增加引线的负载能力。

图9-9 8路8位DAC0832转换器连接示意图