D/A和A/D 转换器的转换原理 _转换器

一、D/A转换器的基本原理及分类
T型电阻网络D/A转换器：

文章插图
二：输出电压与数字量的对应关系

文章插图
三：D/A转换器的主要性能指标
1、分辨率
分辨率是指输入数字量的最低有效位(LSB)发生变化时，所对应的输出模拟量(电压或电流)的变化量。它反映了输出模拟量的最小变化值。
分辨率与输入数字量的位数有确定的关系，可以表示成FS / 2^n。FS表示满量程输入值，n为二进制位数。对于5V的满量程，采用8位的DAC时，分辨率为5V/256=19.5mV;当采用12位的DAC时，分辨率则为5V/4096=1.22mV 。显然，位数越多分辨率就越高。
2、线性度
线性度(也称非线性误差)是实际转换特性曲线与理想直线特性之间的最大偏差。常以相对于满量程的百分数表示。如±1%是指实际输出值与理论值之差在满刻度的±1%以内。
3、绝对精度和相对精度
绝对精度(简称精度)是指在整个刻度范围内，任一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值之间的最大误差。绝对精度是由DAC的增益误差(当输入数码为全1时，实际输出值与理想输出值之差)、零点误差(数码输入为全0时，DAC的非零输出值)、非线性误差和噪声等引起的。绝对精度(即最大误差)应小于1个LSB 。
相对精度与绝对精度表示同一含义，用最大误差相对于满刻度的百分比表示。
4、建立时间
建立时间是指输入的数字量发生满刻度变化时，输出模拟信号达到满刻度值的±1/2LSB所需的时间。是描述D/A转换速率的一个动态指标。
电流输出型DAC的建立时间短。电压输出型DAC的建立时间主要决定于运算放大器的响应时间。根据建立时间的长短，可以将DAC分成超高速(<1μS)、高速(10～1μS)、中速(100～10μS)、低速(≥100μS)几档。
应当注意，精度和分辨率具有一定的联系，但概念不同。DAC的位数多时，分辨率会提高，对应于影响精度的量化误差会减小。但其它误差(如温度漂移、线性不良等)的影响仍会使DAC的精度变差。
四：芯片实例
1：DAC0832
DAC0832是使用非常普遍的8位D/A转换器，由于其片内有输入数据寄存器，故可以直接与单片机接口。DAC0832以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器。属于该系列的芯片还有DAC0830、DAC0831，它们可以相互代换。DAC0832主要特性：

分辨率8位;
电流建立时间1μS;
数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式;
输出电流线性度可在满量程下调节;
逻辑电平输入与TTL电平兼容;
单一电源供电(+5V～+15V);
低功耗， 20mW 。

文章插图
pin description:

文章插图
2:DAC0832三种工作方式
1、单缓冲工作方式
此方式适用于只有一路模拟量输出，或有几路模拟量输出但并不要求同步的系统。
即：默认 CS = XFER = 0，ILE = 1; WR单独控制。缓冲仅由WR单独控制。
1.1 单极性模拟输出

文章插图
1.2：双极性模拟输出电压

文章插图
双极性输出时的分辨率比单极性输出时降低1/2，这是由于对双极性输出而言，最高位作为符号位，只有7位数值位
2、双缓冲工作方式
多路D/A转换输出，如果要求同步进行，就应该采用双缓冲器同步方式。
即：默认 CS = 0 ILE = 1 ; WR 和 XFER都单独控制，缓冲由WR和XFER两个控制。

文章插图
3、直通工作方式
当DAC0832芯片的片选信号CS、写信号WR、及传送控制信号XFER 的引脚全部接地，允许输入锁存信号ILE引脚接+5V时， DAC0832芯片就处于直通工作方式，数字量一旦输入，就直接进入DAC寄存器，进行D/A转换。
即： CS = WR = XFER = 0， ILE = 1;
A/D转换器
一、逐次逼近式ADC的转换原理