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1、09DAC083209DAC0832数模转换数模转换主要内容10832数模转换20832外部引脚30832内部结构40832的应用1微机原理与接口技术：09 数模转换器da1083210832数模转换数模转换1.1数模转换（1）D/A转换器的作用是将数字信号转换成模拟的电信号。（2）D/A转换即数/模转换，是将数字量转换成与其成比例的模拟量。（3）D/A转换器的核心电路是解码网络，解码网络主要形式有两种：一种是权电阻解码网络，另一种是T型(梯型)电阻网络。2微机原理与接口技术：09 数模转换器da1083210832数模转换数模转换1.2微机控制系统（1）传感器：温度、速度、流量、压力等非电信
2、号，称为物理量。要把这些物理量转换成电量，才能进行模拟量对数字量的转换，这种把物理量转换成电量的器件称为传感器。目前有温度、压力、位移、速度、流量等多种传感器。（2）A/D转换（3）D/A转换3微机原理与接口技术：09 数模转换器da1083210832数模转换数模转换1.3数模转换器基本构成（1）模拟开关（2）电阻网络（权电阻网络、R-2R梯形电阻网络）（3）运算放大器V VrefrefR Rf f 模拟开关模拟开关电阻网络电阻网络V VO O数字量数字量4微机原理与接口技术：09 数模转换器da1083210832数模转换数模转换1.4 基本变换原理基本变换原理 （1）若运放的放大倍数足够
3、大时，输出电压）若运放的放大倍数足够大时，输出电压VO与输入电压与输入电压Vin的关系为：的关系为：V Vin inR Rf f V VO OR R 5微机原理与接口技术：09 数模转换器da1083210832数模转换数模转换1.4 基本变换原理基本变换原理 （2）若输入端有）若输入端有n个支路个支路, 则输出电压则输出电压VO与输入与输入电压电压Vin的关系为：的关系为：V Vin inR Rf f V VO OR R1 1R Rn n 6微机原理与接口技术：09 数模转换器da1083210832数模转换数模转换1.4 基本变换原理基本变换原理 （3）若令每个支路的输入电阻为）若令每个支
4、路的输入电阻为2iRf , 并令并令Vin为为一基准电压一基准电压Vref，则有：，则有：7微机原理与接口技术：09 数模转换器da1083210832数模转换数模转换1.4 基本变换原理基本变换原理 （4）如果每个支路由一个开关）如果每个支路由一个开关Si控制，控制，Si=1表示表示Si合上，合上，Si=0表示表示Si断开，则上式变换为：断开，则上式变换为：若若Si=1,该项对该项对VO有贡献有贡献若若Si=0,该项对该项对VO无贡献无贡献8微机原理与接口技术：09 数模转换器da1083210832数模转换数模转换1.5 权电阻网络权电阻网络2R2R4R4R8R8R16R16R32R32R
5、64R64R128R128R256R256RV VrefrefR Rf f V VO OS1S1S2S2S3S3S4S4S5S5S6S6S7S7S8S8上式中上式中n=89微机原理与接口技术：09 数模转换器da1083210832数模转换数模转换1.5 权电阻网络权电阻网络 （1）如果用）如果用8位二进制代码来控制图中的位二进制代码来控制图中的S1S8（Di=1时时Si闭合；闭合；Di=0时时Si断开），则不同的断开），则不同的二进制代码就对应不同输出电压二进制代码就对应不同输出电压VO； （2）当代码在）当代码在0FFH之间变化时，之间变化时，VO相应地在相应地在0-(255/256)Vr
6、ef之间变化；之间变化； （3）为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际）为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际的的D/A转换器采用转换器采用R-2R梯形电阻网络，它只用梯形电阻网络，它只用两种阻值的电阻两种阻值的电阻(R和和2R)。10微机原理与接口技术：09 数模转换器da1083210832数模转换数模转换1.6 D/A变换器的工作原理变换器的工作原理 （1）在集成电路中，通常采用）在集成电路中，通常采用T型解码网络型解码网络实现实现数字量往模拟量的转换，再利用数字量往模拟量的转换，再利用运算放大器运算放大器完成完成模拟电流变为模拟电压的转换。模拟电流变为模拟电压的转换。 （2）D/A转换
7、器的功能是把二进制数字量电信号转换器的功能是把二进制数字量电信号转换为与其数值成正比的模拟量电信号。在转换为与其数值成正比的模拟量电信号。在D/A参数中一个最重要的参数就是分辨率，它是指输参数中一个最重要的参数就是分辨率，它是指输人数字量发生单位数码变化时，所对应输出模拟人数字量发生单位数码变化时，所对应输出模拟量量(电压或电流电压或电流)的变化量。的变化量。 （3）DAC0832采用先进的采用先进的CMOS/SiCr工艺，工艺，为为8位的位的D/A转换器。其内部具有双输入数据缓转换器。其内部具有双输入数据缓冲器和一个冲器和一个R-2RT型电阻网络型电阻网络，原理图如下：，原理图如下：11微机
8、原理与接口技术：09 数模转换器da1083210832数模转换数模转换1.7 R-2R梯形电阻网络梯形电阻网络R Rf fViViVoVoV Vrefrefn-1n-12 21 10 02R2R2R2R2R2R2R2RR RR RR RV Vn-1n-1V V2 2V V1 1V V0 02R2R+ +- -.倒向左边：支路中电阻接地，即该位为倒向左边：支路中电阻接地，即该位为0 0；倒向右边：支路接入加法电路的相加点倒向右边：支路接入加法电路的相加点ViVi，即该位为，即该位为1 1。依次计算支路依次计算支路电流电流I0 I0至至I7 I712微机原理与接口技术：09 数模转换器da108
9、3210832数模转换数模转换1.8 主要技术指标主要技术指标 （1）分辨率分辨率 输入的二进制数每输入的二进制数每1个最低有效位个最低有效位 (LSB)使输出变化的使输出变化的程度。程度。 可用输入数字量的位数来表示，如可用输入数字量的位数来表示，如8位、位、10位等；也可位等；也可用一个用一个LSB使输出变化的程度来表示。使输出变化的程度来表示。 例：一个满量程为例：一个满量程为5V的的10位位D/A变换器，变换器，1 LSB的变的变化将使输出变化化将使输出变化 5/(210-1) = 5/1023 = 0.04888V = 48.88mV （LSB-Least Significant B
10、it）13微机原理与接口技术：09 数模转换器da1083210832数模转换数模转换1.8 主要技术指标主要技术指标 （2）转换精度转换精度 实际输出值与理论值之间的最大偏差实际输出值与理论值之间的最大偏差 可用最小量化阶可用最小量化阶来度量：来度量： =1/2 LSB 也可用满量程的百分比来度量：也可用满量程的百分比来度量： 如如0.05% FSR（FSR-Full Scale Range）14微机原理与接口技术：09 数模转换器da1083210832数模转换数模转换1.8 主要技术指标主要技术指标 （3）建立时间）建立时间 从开始转换到与满量程值相差从开始转换到与满量程值相差1/2 L
11、SB所对应的模拟量所对应的模拟量所需要的时间所需要的时间t tV V1/2LSB1/2LSBt tC CV VFULLFULL15微机原理与接口技术：09 数模转换器da2083220832外部引脚外部引脚2.10832主要特性DAC0832是采用CMOS工艺制造的8位电流输出型D/A转换器。（1）分辨率8位（2）建立时间为1s（3）功耗20mW（4）数字输入电平为TTL电平（5）差动输出16微机原理与接口技术：09 数模转换器da2083220832外部引脚外部引脚2.2 0832外部引脚外部引脚17微机原理与接口技术：09 数模转换器da2083220832外部引脚外部引脚2.3 0832
12、引脚信号引脚信号 （1）输入寄存器控制信号）输入寄存器控制信号 D7D0：输入数据线：输入数据线 ILE：输入锁存允许：输入锁存允许 CS：片选信号：片选信号 WR1：写输入锁存器：写输入锁存器 （2）用于）用于DAC寄存器的控制信号寄存器的控制信号 WR2：写：写DAC寄存器寄存器 XFER：允许输入锁存器的数据传送到：允许输入锁存器的数据传送到DAC寄存器寄存器18微机原理与接口技术：09 数模转换器da2083220832外部引脚外部引脚2.2 0832引脚信号引脚信号 （3）与外设相连信号）与外设相连信号 VREF：参考电压输入。：参考电压输入。 -10V+10V，一般为，一般为+5V
13、或或+10V IOUT1 ：模拟电流输出，接运放反相端。：模拟电流输出，接运放反相端。 IOUT2：模拟电流输出，：模拟电流输出， D/A转换差动电流输出。转换差动电流输出。 用于连接运算放大器的输入用于连接运算放大器的输入 Rfb：内部反馈电阻引脚，接运放输出：内部反馈电阻引脚，接运放输出 VCC：数字电路供电电压：数字电路供电电压 AGND、DGND：模拟地和数字地：模拟地和数字地 19微机原理与接口技术：09 数模转换器da3083230832内部结构内部结构3.1 0832内部结构内部结构20微机原理与接口技术：09 数模转换器da3083230832内部结构内部结构3.2 0832内
14、部组成内部组成 （1）8位输入寄存器位输入寄存器 （2）8位位DAC寄存器寄存器 （3）8位位D/A转换器转换器 （4）控制电路）控制电路21微机原理与接口技术：09 数模转换器da3083230832内部结构内部结构3.30832工作时序写输入写输入寄存器寄存器写写DAC寄存器寄存器22微机原理与接口技术：09 数模转换器da3083230832内部结构内部结构3.40832工作模式（1）单缓冲模式：只用一级输入锁存，另一级始终直通1）使输入锁存器或DAC寄存器二者之一处于直通，即芯片只占用一个端口地址。2）CPU只需一次写入即开始转换。写入数据的程序为：MOVDX，PORTMOVAL，DA
15、TAOUTDX，AL23微机原理与接口技术：09 数模转换器da3083230832内部结构内部结构3.40832工作模式单缓冲模式连接图示24微机原理与接口技术：09 数模转换器da3083230832内部结构内部结构3.40832工作模式（2）双缓冲模式（标准模式）：两级输入锁存1）对输入寄存器和DAC寄存器均需控制；2）当输入寄存器控制信号有效时，数据写入输入寄存器中；再在DAC寄存器控制信号有效时，数据才写入DAC寄存器，并启动变换；3）此时芯片占用两个端口地址；优点：数据接收与D/A转换可异步进行，可实现多个DAC同步转换输出，分时写入、同步转换。25微机原理与接口技术：09 数模转
16、换器da3083230832内部结构内部结构3.40832工作模式双缓冲模式连接图示26微机原理与接口技术：09 数模转换器da3083230832内部结构内部结构3.40832工作模式双缓冲模式同步转换实例图27微机原理与接口技术：09 数模转换器da3083230832内部结构内部结构3.40832工作模式（2）双缓冲模式（标准模式）：两级输入锁存4）双缓冲模式的数据写入程序MOVAL，dataMOVDX，port1;0832-1的输入寄存器地址OUTDX，ALMOVDX，port2;0832-2的输入寄存器地址OUTDX，ALMOVDX，port3;DAC寄存器地址OUTDX，ALHLT
17、28微机原理与接口技术：09 数模转换器da3083230832内部结构内部结构3.40832工作模式（3）无缓冲模式：没有输入锁存1）使内部的两个寄存器都处于直通状态。模拟输出始终跟随输入变化。2）不能直接与数据总线连接，需外加并行接口（如74LS373、8255等）。29微机原理与接口技术：09 数模转换器da4083240832的应用的应用- -闭环控制闭环控制1.1模拟量I/O接口作用（1）实际工业生产环境连续变化的模拟量例如：电压、电流、压力、温度、位移、流量（2）计算机内部离散的数字量二进制数、十进制数（3）工业生产过程的闭环控制模拟量模拟量D/AD/A传感器传感器执行元件执行元件
18、A/DA/D数字量数字量数字量数字量模拟量模拟量模拟量输入模拟量输入( (数据采集数据采集) )模拟量输出模拟量输出( (过程控制过程控制) )计算机计算机30微机原理与接口技术：09 数模转换器da1.2闭环控制示意图控控控控制制制制对对对对象象象象传感器传感器传感器传感器执行执行执行执行部件部件部件部件功放功放功放功放A/DA/DD/AD/A微微微微型型型型计计计计算算算算机机机机运放运放运放运放模拟量模拟量模拟量模拟量模拟量模拟量模拟量模拟量数字量数字量数字量数字量数字量数字量数字量数字量31微机原理与接口技术：09 数模转换器da模拟接口电路的任务模拟接口电路的任务模拟电路的任务模拟电
19、路的任务0010110110101100工工业业生生产产过过程程传传感感器器放大放大滤波滤波多路转换多路转换&采样保持采样保持A/D转换转换放大放大驱动驱动D/A转换转换输出输出接口接口微微型型计计算算机机执行执行机构机构输入输入接口接口物理量物理量变换变换信号信号处理处理信号信号变换变换I/O接口接口输入通道输入通道输出通道输出通道32微机原理与接口技术：09 数模转换器da1.3输入通道组成（1）传感器（Transducer）：非电量电压、电流（2）变送器（Transformer）：转换成标准的电信号（3）信号处理（SignalProcessing）放大、整形、滤波（4）多路转换开关（Mu
20、ltiplexer）：多选一（5）采样保持电路（SampleHolder，S/H） 保证变换时信号恒定不变保证变换时信号恒定不变（6）A/D变换器（A/DConverter） 模拟量转换为数字量模拟量转换为数字量33微机原理与接口技术：09 数模转换器da1.4输出通道组成（1）D/A变换器（D/AConverter）数字量转换为模拟量（2）低通滤波平滑输出波形（3）放大驱动提供足够的驱动电压，电流34微机原理与接口技术：09 数模转换器da4083240832的应用的应用- -编程编程下面是以如下电路图所示DAC0832单缓冲方式为基础来说明几种典型应用。设DAC0832的片选接至译码处地址
21、为208H20FH。35微机原理与接口技术：09 数模转换器da4083240832编程应用编程应用4.1锯齿波（1）控制程序如下：START:MOVAL,0;数字量初始值MOVDX,208H;DAC0832地址EE:OUTDX,ALCALLDELAY;若加延时，可改变锯齿波的斜率INCAL;数字量加1JMPEE;循环36微机原理与接口技术：09 数模转换器da2083220832编程应用编程应用4.1锯齿波（2）波形图如下：37微机原理与接口技术：09 数模转换器da2083220832编程应用编程应用4.2三角波（1）控制程序如下：START:MOVAL,0;数字量初始值MOVDX,208
22、H;DAC0832地址EE:OUTDX，AL;转换,产生三角波ADDAL，01H;数字量加1CMPAL，0FFH;比较是否是FFH,JNEEE;不为FFH转BBFF:OUTDX，AL;为FFH转换SUBAL，01H;数字量减1CMPAL，00H;比较是否是00H,JNEFF;不为00H转FFJMPSTART;循环38微机原理与接口技术：09 数模转换器da2083220832编程应用编程应用4.2三角波（2）波形图如下：39微机原理与接口技术：09 数模转换器da2083220832编程应用编程应用4.3方波（1）控制程序如下：START:MOVAL,0;最小数字量MOVDX,208H;DAC
23、0832地址OUTDX,ALCALLDELAY;调延时子程序，时间的长短根据需要确定MOVAL,0FFH;最大数字量MOVDX,208H;DAC0832地址OUTDX,ALCALLDELAY;调延时子程序，时间的长短JMPSTART;循环40微机原理与接口技术：09 数模转换器da2083220832编程应用编程应用4.3方波（2）波形图如下：（a a）方波波形图）方波波形图（b b）矩形波波形图）矩形波波形图输出的延时时间的长短不同输出的延时时间的长短不同输出的延时时间的长短相同输出的延时时间的长短相同41微机原理与接口技术：09 数模转换器da2083220832编程应用编程应用4.4梯形波（1）控制程序如下：START:MOVAL,0;最小数字量MOVDX,208H;DAC0832地址OUTDX,ALL0:CALLDELAY;调延时子程序，时间的长短根据需要确定L1:INCALOUTDX,ALCMPAL,0FFHJNZL1CALLDELAYL2:DECALOUTDX,ALCMPAL,00HJNZL2JMPL042微机原理与接口技术：09 数模转换器da2083220832编程应用编程应用4.4梯形波（2）波形图如下：43微机原理与接口技术：09 数模转换器da
