DAC0832引腳功能電路應(yīng)用原理圖

DAC0832是采樣頻率為八位的D/A轉(zhuǎn)換芯片，集成電路內(nèi)有兩級輸入寄存器，使DAC0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要(如要求多路D/A異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等)。所以這個芯片的應(yīng)用很廣泛,關(guān)于DAC0832應(yīng)用的一些重要資料見下圖：

D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。若需要相應(yīng)的模擬電壓信號，可通過一個高輸入阻抗的線性運(yùn)算放大器實現(xiàn)。運(yùn)放的反饋電阻可通過RFB端引用片內(nèi)固有電阻，也可外接。DAC0832邏輯輸入滿足TTL電平，可直接與TTL電路或微機(jī)電路連接。

dac0832應(yīng)用電路圖

dac0832應(yīng)用電路圖:

DAC0832引腳功能說明：

DI0~DI7：數(shù)據(jù)輸入線，TLL電平。

ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效。

CS：片選信號輸入線，低電平有效。

WR1：為輸入寄存器的寫選通信號。

XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號輸入線，低電平有效。

WR2：為DAC寄存器寫選通輸入線。

Iout1:電流輸出線。當(dāng)輸入全為1時Iout1最大。

Iout2: 電流輸出線。其值與Iout1之和為一常數(shù)。

Rfb:反饋信號輸入線,芯片內(nèi)部有反饋電阻.

Vcc:電源輸入線  (+5v~+15v)

Vref:基準(zhǔn)電壓輸入線  (-10v~+10v)

AGND:模擬地,摸擬信號和基準(zhǔn)電源的參考地.

DGND:數(shù)字地,兩種地線在基準(zhǔn)電源處共地比較好.

采用ADC0809實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。

（一） D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832
DAC0832是采用CMOS工藝制成的單片直流輸出型8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。如圖4-82所示，它由倒T型R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)、運(yùn)算放大器和參考電壓VREF四大部分組成。運(yùn)算放大器輸出的模擬量V0為：

                             圖4-82

由上式可見，輸出的模擬量 與輸入的數(shù)字量（

） 成正比，這就實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。
一個8位D/A轉(zhuǎn)換器有8個輸入端（其中每個輸入端是8位二進(jìn)制數(shù)的一位），有一個模擬輸出端。輸入可有28=256個不同的二進(jìn)制組態(tài)，輸出為256個電壓之一，即輸出電壓不是整個電壓范圍內(nèi)任意值，而只能是256個可能值。圖4-83是DAC0832的邏輯框圖和引腳排列。

                            圖4-83

D0~D7：數(shù)字信號輸入端。
ILE：輸入寄存器允許，高電平有效。
CS：片選信號，低電平有效。
WR1：寫信號1，低電平有效。
XFER：傳送控制信號，低電平有效。
WR2：寫信號2，低電平有效。
IOUT1、IOUT2：DAC電流輸出端。
Rfb：是集成在片內(nèi)的外接運(yùn)放的反饋電阻。
Vref：基準(zhǔn)電壓（-10~10V）。
Vcc：是源電壓（+5~+15V）。
AGND：模擬地 NGND：數(shù)字地，可與AGND接在一起使用。
DAC0832輸出的是電流，一般要求輸出是電壓，所以還必須經(jīng)過一個外接的運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。實驗線路如圖4-84所示。

                            圖4-85

　

IN0~IN7：8路模擬信號輸入端。
A1、A2、A0 ：地址輸入端。ALE地址鎖存允許輸入信號，在此腳施加正脈沖，上升沿有效，此時鎖存地址碼，從而選通相應(yīng)的模擬信號通道，以便進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。
START：啟動信號輸入端，應(yīng)在此腳施加正脈沖，當(dāng)上升沿到達(dá)時，內(nèi)部逐次逼近寄存器復(fù)位，在下降沿到達(dá)后，開始A/D轉(zhuǎn)換過程。
EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號（轉(zhuǎn)換接受標(biāo)志），高電平有效。
OE：輸入允許信號，高電平有效。
CLOCK(CP)：時鐘信號輸入端，外接時鐘頻率一般為640kHz。
Vcc：+5V單電源供電。 、
Vref(+),Vref(-)：基準(zhǔn)電壓的正極、負(fù)極。一般Vref(+)接+5V電源，Vref(-)接地。
D7~D0：數(shù)字信號輸出端。 由A2、A1、A0三地址輸入端選通8路模擬信號中的任何一路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

第10章  模擬接口

10.3  數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器

D/A轉(zhuǎn)換器是接收數(shù)字量，輸出一個與數(shù)字量相對應(yīng)的電流或電壓信號的模擬量接口。

D/A轉(zhuǎn)換器被廣泛用于計算機(jī)函數(shù)發(fā)生器、計算機(jī)圖形顯示以及與A/D轉(zhuǎn)換器相配合的控制系統(tǒng)等。

10.3.1  D/A轉(zhuǎn)換原理

數(shù)字量的值是由每一位的數(shù)字權(quán)疊加而得的。

D/A轉(zhuǎn)換器品種繁多，有權(quán)電阻DAC、變形權(quán)電阻DAC、T型電阻DAC、電容型DAC和權(quán)電流DAC等。

為了掌握數(shù)/模轉(zhuǎn)換原理，必須先了解運(yùn)算放大器和電阻譯碼網(wǎng)絡(luò)的工作原理和特點。

1. 運(yùn)算放大器

運(yùn)算放大器有三個特點：

⑴開環(huán)放大倍數(shù)非常高，一般為幾千，甚至可高達(dá)10萬。在正常情況下，運(yùn)算放大器所需要的輸入電壓非常小。

⑵輸入阻抗非常大。運(yùn)算放大器工作時，輸入端相當(dāng)于一個很小的電壓加在一個很大的輸入阻抗上，所需要的輸入電流也極小。

⑶輸出阻抗很小，所以，它的驅(qū)動能力非常大。

2.由電阻網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)算放大器構(gòu)成的D/A轉(zhuǎn)換器

利用運(yùn)算放大器各輸入電流相加的原理，可以構(gòu)成如圖10.7所示的、由電阻網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)算放大器組成的、最簡單的4位D/A轉(zhuǎn)換器。圖中，V₀是一個有足夠精度的標(biāo)準(zhǔn)電源。運(yùn)算放大器輸入端的各支路對應(yīng)待轉(zhuǎn)換資料的D₀，D₁，…，D_n-1位。各輸入支路中的開關(guān)由對應(yīng)的數(shù)字元值控制，如果數(shù)字元為1，則對應(yīng)的開關(guān)閉合；如果數(shù)字為0，則對應(yīng)的開關(guān)斷開。各輸入支路中的電阻分別為R，2R，4R，…這些電阻稱為權(quán)電阻。

假設(shè)，輸入端有4條支路。4條支路的開關(guān)從全部斷開到全部閉合，運(yùn)算放大器可以得到16種不同的電流輸入。這就是說，通過電阻網(wǎng)絡(luò)，可以把0000B~1111B轉(zhuǎn)換成大小不等的電流，從而可以在運(yùn)算放大器的輸出端得到相應(yīng)大小不同的電壓。如果數(shù)字0000B每次增1，一直變化到1111B，那么，在輸出端就可得到一個0~V₀電壓幅度的階梯波形。

3.采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)的D/A轉(zhuǎn)換器

從圖10.7可以看出，在D/A轉(zhuǎn)換中采用獨立的權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)，對于一個8位二進(jìn)制數(shù)的D/A轉(zhuǎn)換器，就需要R，2R，4R，…，128R共8個不等的電阻，最大電阻阻值是最小電阻阻值的128倍，而且對這些電阻的精度要求比較高。如果這樣的話，從工藝上實現(xiàn)起來是很困難的。所以，n個如此獨立輸入支路的方案是不實用的。

在DAC電路結(jié)構(gòu)中，最簡單而實用的是采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)來代替單一的權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)，整個電阻網(wǎng)絡(luò)只需要R和2R兩種電阻。在集成電路中，由于所有的組件都做在同一芯片上，電阻的特性可以做得很相近，而且精度與誤差問題也可以得到解決。

圖10.8是采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)的4位D/A轉(zhuǎn)換器。4位元待轉(zhuǎn)換資料分別控制4條支路中開關(guān)的倒向。在每一條支路中，如果（資料為0）開頭倒向左邊，支路中的電阻就接到地；如果（資料為1）開關(guān)倒向右邊，電阻就接到虛地。所以，不管開關(guān)倒向哪一邊，都可以認(rèn)為是接“地”。不過，只有開關(guān)倒向右邊時，才能給運(yùn)算放大器輸入端提供電流。

T型電阻網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點A的左邊為兩個2R的電阻并聯(lián)，它們的等效電阻為R，節(jié)點B的左邊也是兩個2R的電阻并聯(lián)，它們的等效電阻也是R，…，依次類推，最后在D點等效于一個數(shù)值為R的電阻接在參考電壓V_REF上。這樣，就很容易算出，C點、B點、A點的電位分別為-V_REF/2，-V_REF/4，-V_REF/8。

在清楚了電阻網(wǎng)絡(luò)的特點和各節(jié)點的電壓之后，再來分析一下各支路的電流值。開關(guān)S₃，S₂，S₁，S₀分別代表對應(yīng)的1位二進(jìn)制數(shù)。任一資料位D_i=1，表示開關(guān)S_i倒向右邊；D_i=0，表示開關(guān)S_i倒向左邊，接虛地，無電流。當(dāng)右邊第一條支路的開關(guān)S₃倒向右邊時，運(yùn)算放大器得到的輸入電流為-V_REF/（2R），同理，開關(guān)S₂，S₁，S₀倒向右邊時，輸入電流分別為-V_REF/（4R），-V_REF/（8R），-V_REF/（16R）。

如果一個二進(jìn)制數(shù)據(jù)為1111，運(yùn)算放大器的輸入電流

I=-V_REF/（2R）-V_REF/（4R）-V_REF/（8R）-V_REF/（16R）

=-V_REF/（2R）（2⁰+2^-1+2^-2+2^-3）

=-V_REF/（2⁴R）（2³+2²+2¹+2⁰）

相應(yīng)的輸出電壓

V₀=IR₀=-V_REFR₀（2⁴R）（2³+2²+2¹+2⁰）

將資料推廣到n位，輸出模擬量與輸入數(shù)字量之間關(guān)系的一般表達(dá)式為：

V₀=-V_REFR₀/（2ⁿR）（D_n-12^n-1+D_n-2 2^n-2+…+D₁2¹+D₀2⁰）      (D_i=1或0)

上式表明，輸出電壓V₀除了和待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)成比例外，還和網(wǎng)絡(luò)電阻R、運(yùn)算放大器反饋電阻R0、標(biāo)準(zhǔn)參考電壓VREF有關(guān)。

10.3.2  D/A轉(zhuǎn)換器性能參數(shù)

在實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換時，主要涉及下面幾個性能參數(shù)。

⑴分辨率。分辨率是指最小輸出電壓（對應(yīng)于輸入數(shù)字量最低位增1所引起的輸出電壓增量）和最大輸出電壓（對應(yīng)于輸入數(shù)字量所有有效位全為1時的輸出電壓）之比，

例如，4位DAC的分辨率為1/(2⁴-1)=1/15=6.67%（分辨率也常用百分比來表示）。8位DAC的分辨率為1/255=0.39%。顯然，位數(shù)越多，分辨率越高。

⑵轉(zhuǎn)換精度。如果不考慮D/A轉(zhuǎn)換的誤差，DAC轉(zhuǎn)換精度就是分辨率的大小，因此，要獲得高精度的D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果，首先要選擇有足夠高分辨率的DAC。

D/A轉(zhuǎn)換精度分為絕對和相對轉(zhuǎn)換精度，一般是用誤差大小表示。DAC的轉(zhuǎn)換誤差包括零點誤差、漂移誤差、增益誤差、噪聲和線性誤差、微分線性誤差等綜合誤差。

絕對轉(zhuǎn)換精度是指滿刻度數(shù)字量輸入時，模擬量輸出接近理論值的程度。它和標(biāo)準(zhǔn)電源的精度、權(quán)電阻的精度有關(guān)。相對轉(zhuǎn)換精度指在滿刻度已經(jīng)校準(zhǔn)的前提下，整個刻度范圍內(nèi)，對應(yīng)任一模擬量的輸出與它的理論值之差。它反映了DAC的線性度。通常，相對轉(zhuǎn)換精度比絕對轉(zhuǎn)換精度更有實用性。

相對轉(zhuǎn)換精度一般用絕對轉(zhuǎn)換精度相對于滿量程輸出的百分?jǐn)?shù)來表示，有時也用最低位（LSB）的幾分之幾表示。例如，設(shè)V_FS為滿量程輸出電壓5V，n位DAC的相對轉(zhuǎn)換精度為±0.1%，則最大誤差為±0.1%V_FS=±5mV；若相對轉(zhuǎn)換精度為±1/2LSB，LSB=1/2ⁿ，則最大相對誤差為±1/2n+1V_FS。

⑶非線性誤差。D/A轉(zhuǎn)換器的非線性誤差定義為實際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想特性曲線之間的最大偏差，并以該偏差相對于滿量程的百分?jǐn)?shù)度量。轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計一般要求非線性誤差不大于±1/2LSB。

⑷轉(zhuǎn)換速率/建立時間。轉(zhuǎn)換速率實際是由建立時間來反映的。建立時間是指數(shù)字量為滿刻度值（各位全為1）時，DAC的模擬輸出電壓達(dá)到某個規(guī)定值（比如，90%滿量程或±1/2LSB滿量程）時所需要的時間。

建立時間是D/A轉(zhuǎn)換速率快慢的一個重要參數(shù)。很顯然，建立時間越大，轉(zhuǎn)換速率越低。不同型號DAC的建立時間一般從幾個毫微秒到幾個微秒不等。若輸出形式是電流，DAC的建立時間是很短的；若輸出形式是電壓，DAC的建立時間主要是輸出運(yùn)算放大器所需要的響應(yīng)時間。

10.3.3  DAC0832及接口電路

DAC0832是美國資料公司研制的8位雙緩沖器D/A轉(zhuǎn)換器。芯片內(nèi)帶有資料鎖存器，可與數(shù)據(jù)總線直接相連。電路有極好的溫度跟隨性，使用了COMS電流開關(guān)和控制邏輯而獲得低功耗、低輸出的泄漏電流誤差。芯片采用R-2RT型電阻網(wǎng)絡(luò)，對參考電流進(jìn)行分流完成D/A轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)果以一組差動電流I_OUT1和I_OUT2輸出。

DAC0832主要性能參數(shù)：①分辨率8位； ②轉(zhuǎn)換時間1μs;③參考電壓±10V；④單電源+5V~+15v；⑤功耗20mW。

1.DAC0832的結(jié)構(gòu)

DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖10.9所示。DAC0832中有兩級鎖存器，第一級鎖存器稱為輸入寄存器，它的鎖存信號為ILE；第二級鎖存器稱為DAC寄存器，它的鎖存信號為傳輸控制信號

。因為有兩級鎖存器，DAC0832可以工作在雙緩沖器方式，即在輸出模擬信號的同時采集下一個數(shù)字量，這樣能有效地提高轉(zhuǎn)換速度。此外，兩級鎖存器還可以在多個D/A轉(zhuǎn)換器同時工作時，利用第二級鎖存信號來實現(xiàn)多個轉(zhuǎn)換器同步輸出。

圖10.9中LE為高電平、

和為低電平時，為高電平，輸入寄存器的輸出跟隨輸入而變化；此后，當(dāng)由低變高時，為低電平，資料被鎖存到輸入寄存器中，這時的輸入寄存器的輸出端不再跟隨輸入資料的變化而變化。對第二級鎖存器來說，和同時為低電平時，為高電平，DAC寄存器的輸出跟隨其輸入而變化；此后，當(dāng)由低變高時，變?yōu)榈碗娖?，將輸入寄存器的資料鎖存到DAC寄存器中。

2. DAC0832的引腳特性

DAC0832是20引腳的雙列直插式芯片。各引腳的特性如下：

——片選信號，和允許鎖存信號ILE組合來決定是否起作用。

ILE——允許鎖存信號。

——寫信號1，作為第一級鎖存信號，將輸入資料鎖存到輸入寄存器（此時，必須和、ILE同時有效）。

——寫信號2，將鎖存在輸入寄存器中的資料送到DAC寄存器中進(jìn)行鎖存（此時，傳輸控制信號必須有效）。

——傳輸控制信號，用來控制。

DI₇~DI₀——8位數(shù)據(jù)輸入端。

I_OUT1——模擬電流輸出端1。當(dāng)DAC寄存器中全為1時，輸出電流最大，當(dāng)DAC寄存器中全為0時，輸出電流為0。

I_OUT2——模擬電流輸出端2。I_OUT1+I_OUT2=常數(shù)。

R_FB——反饋電阻引出端。DAC0832內(nèi)部已經(jīng)有反饋電阻，所以，R_FB端可以直接接到外部運(yùn)算放大器的輸出端。相當(dāng)于將反饋電阻接在運(yùn)算放大器的輸入端和輸出端之間。

V_REF——參考電壓輸入端?？山与妷悍秶鸀椤?0V。外部標(biāo)準(zhǔn)電壓通過V_REF與T型電阻網(wǎng)絡(luò)相連。

V_CC——芯片供電電壓端。范圍為+5V~+15V，最佳工作狀態(tài)是+15V。

AGND——模擬地，即模擬電路接地端。

DGND——數(shù)字地，即數(shù)字電路接地端。

3.DAC0832的工作方式

DAC0832進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，可以采用兩種方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存。

第一種方法是使輸入寄存器工作在鎖存狀態(tài)，而DAC寄存器工作在直通狀態(tài)。具體地說，就是使

和都為低電平，DAC寄存器的鎖存選通端得不到有效電平而直通；此外，使輸入寄存器的控制信號ILE處于高電平、處于低電平，這樣，當(dāng)端來一個負(fù)脈沖時，就可以完成1次轉(zhuǎn)換。

第二種方法是使輸入寄存器工作在直通狀態(tài)，而DAC寄存器工作在鎖存狀態(tài)。就是使

和為低電平，ILE為高電平，這樣，輸入寄存器的鎖存選通信號處于無效狀態(tài)而直通；當(dāng)和端輸入1個負(fù)脈沖時，使得DAC寄存器工作在鎖存狀態(tài)，提供鎖存數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

根據(jù)上述對DAC0832的輸入寄存器和DAC寄存器不同的控制方法，DAC0832有如下3種工作方式：

⑴單緩沖方式。單緩沖方式是控制輸入寄存器和DAC寄存器同時接收資料，或者只用輸入寄存器而把DAC寄存器接成直通方式。此方式適用只有一路模擬量輸出或幾路模擬量異步輸出的情形。

⑵雙緩沖方式。雙緩沖方式是先使輸入寄存器接收資料，再控制輸入寄存器的輸出資料到DAC寄存器，即分兩次鎖存輸入資料。此方式適用于多個D/A轉(zhuǎn)換同步輸出的情節(jié)。

⑶直通方式。直通方式是資料不經(jīng)兩級鎖存器鎖存，即

，，，均接地，ILE接高電平。此方式適用于連續(xù)反饋控制線路，不過在使用時，必須通過另加I/O接口與CPU連接，以匹配CPU與D/A轉(zhuǎn)換。

4.DAC0832的外部連接

DAC0832的外部連接線路如圖10.10所示。

5. DAC0832的應(yīng)用舉例

⑴DAC0832實現(xiàn)一次D/A轉(zhuǎn)換，可以采用下面程序段。設(shè)定要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)放在1000H單元中。

MOV  BX,100H

MOV  AL,[BX]      ;取轉(zhuǎn)換資料

MOV  DX,PORTA    ;PORTA為D/A轉(zhuǎn)換器端口地址

OUT  DX,AL

⑵在實際應(yīng)用中，經(jīng)常需要用到一個線性增長的電壓去控制某一個檢測過程，或者作為掃描電壓去控制一個電子束的移動。執(zhí)行下面的程序段，利用D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生一個鋸齒波電壓，實現(xiàn)此類控制作用。

MOV   DX,PORTA     ;PORTA為D/A轉(zhuǎn)換器端口地址

MOV   AL,OFFH      ;置初值

ROTAT：INC    AL

        OUT   DX,AL         ;往D/A轉(zhuǎn)換器輸出資料

CALL  DELP          ;調(diào)用延遲子程序

JMP   ROTAT

DELY:  MOV  CX, DATA       ;置延遲常數(shù)DATA

DELY1: LOOP DELY1

RET

如果需要一個負(fù)向的鋸齒波，只要將指令I(lǐng)NC AL改成DEC  AL就可以了。

⑶從兩個不相關(guān)的文件中輸出一批X-Y資料，驅(qū)動X-Y記錄儀，或者控制加工復(fù)雜零件的走刀（X軸）和進(jìn)刀（Y軸）。這些在控制過程中是很有用的。下面程序驅(qū)動X-Y記錄儀的100點輸出，并用軟件驅(qū)動記錄儀的抬筆和放筆控制。

    MOV   SI, XDATA       ;X軸資料指針→SI

    MOV   DI, YDATA       ;Y軸資料指針→DI

MOV   CX, 100

WE0：  MOV   AL,[SI]

        OUT   PORTX, AL       ;往X軸的D/A轉(zhuǎn)換器輸出資料

MOV   AL，[DI]

OUT   PORTY，AL      ;往Y軸的D/A轉(zhuǎn)換器輸出資料

CALL  DELY1           ;調(diào)延遲子程序1，等待筆移動

MOV   AL，01H

OUT   PORTM，AL      ;輸出升脈沖，控制筆放下

CALL  DELY2           ;調(diào)延遲子程序2，等待完成

MOV   AL，00H

OUT   PORTM，AL        ;輸出降脈沖，控制筆抬起

CALL  DELY2             ;調(diào)延遲子程序2，等待完成

INC    SI

INC    DI

LOOP  WE0

HLT

DELY1：┇

RET

DELY2：┇

RET

XDATA  DB …

YDATA  DB …