什么是DAC(數(shù)模轉換器)
將模擬信號轉換成數(shù)字信號的電路,稱為模數(shù)轉換器(簡稱A/D轉換器或ADC,Analog to DigitalConverter);將數(shù)字信號轉換為模擬信號的電路稱為數(shù)模轉換器(簡稱D/A轉換器或DAC,Digital toAnalog Converter);A/D轉換器和D/A轉換器已成為計算機系統(tǒng)中不可缺少的接口電路。
為確保系統(tǒng)處理結果的精確度,A/D轉換器和D/A轉換器必須具有足夠的轉換精度;如果要實現(xiàn)快速變化信號的實時控制與檢測,A/D與D/A轉換器還要求具有較高的轉換速度。轉換精度與轉換速度是衡量A/D與D/A轉換器的重要技術指標。隨著集成技術的發(fā)展,現(xiàn)已研制和生產出許多單片的和混合集成型的A/D和D/A轉換器,它們具有愈來愈先進的技術指標。本章將介紹幾種常用A/D與D/A轉換器的電路結構、工作原理及其應用。
數(shù)模(D/A)轉換器
轉換原理
數(shù)字量是用代碼按數(shù)位組合起來表示的,對于有權碼,每位代碼都有一定的位權。為了將數(shù)字量轉換成模擬量,必須將每1位的代碼按其位權的大小轉換成相應的模擬量,然后將這些模擬量相加,即可得到與數(shù)字量成正比的總模擬量,從而實現(xiàn)了數(shù)字—模擬轉換。這就是組成D/A轉換器的基本指導思想。
圖11.1.1表示了4位二進制數(shù)字量與經(jīng)過D/A轉換后輸出的電壓模擬量之間的對應關系。 由圖11.1.1還可看出,兩個相鄰數(shù)碼轉換出的電壓值是不連續(xù)的,兩者的電壓差由最低碼位代表的位權值決定。它是信息所能分辨的最小量,也就是我們所說的用1LSB(Least Significant Bit)表示。對應于最大輸入數(shù)字量的最大電壓輸出值(絕對值),用FSR(Full Scale Range)表示。圖中1LSB=1kV;1FSR=15kV(k為比例系數(shù))。
圖11.1.1D/A轉換器輸入數(shù)字量與輸出電壓的對應關系
一般組成
n位D/A轉換器的方框圖如圖11.1.2所示。
圖11.1.2 n位D/A轉換器方框圖
D/A轉換器由數(shù)碼寄存器、模擬電子開關電路、解碼網(wǎng)絡、求和電路及基準電壓幾部分組成。數(shù)字量以串行或并行方式輸入、存儲于數(shù)碼寄存器中,數(shù)字寄存器輸出的各位數(shù)碼,分別控制對應位的模擬電子開關,使數(shù)碼為1的位在位權網(wǎng)絡上產生與其權值成正比的電流值,再由求和電路將各種權值相加,即得到數(shù)字量對應的模擬量。
D/A轉換器分類
按解碼網(wǎng)絡結構不同 | T型電阻網(wǎng)絡D/A轉換器 | |
倒T型電阻網(wǎng)絡D/A轉換器 | ||
權電流D/A轉換器 | ||
權電阻網(wǎng)絡D/A轉換器 |
CMOS開關型D/A轉換器(速度要求不高)
按模擬電子開關電路的不同 | CMOS開關型D/A轉換器(速度要求不高) | |||
雙極型開關D/A轉換器 | 電流開關型(速度要求較高) | |||
ECL電流開關型(轉換速度更高) |
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