51单片机与DA转换器的应用

控制/MCU

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描述

D/A转换器输入的是数字量,经转换后输出的是模拟量。有关D/A转换器的技术性能指标很多,例如绝对精度、相对精度、线性度、输出电压范围、温度系数、输入数字代码种类(二进制或BCD码)等。

1) 分辩率

分辨率是D/A转换器对输入量变化敏感程度的描述,与输入数字量的位数有关。如果数字量的位数为n,则D/A转换器的分辨率为2-n。这就意味着数/模转换器能对满刻度的2-n输入量作出反应。

2) 建立时间

建立时间是描述D/A转换速度快慢的一个参数,指从输入数字量变化到输出达到终值误差±(1/2)LSB(最低有效位)时所需的时间。通常以建立时间来表示转换速度。

转换器的输出形式为电流时,建立时间较短;输出形式为电压时,由于建立时间还要加上运算放大器的延迟时间,因此建立时间要长一点。但总的来说,D/A转换速度远高于A/D转换速度,快速的D/A转换器的建立时间可达1 μs。

3) 接口形式

D/A转换器与单片机接口方便与否,主要决定于转换器本身是否带数据锁存器。有两类D/A转换器,一类是不带锁存器的,另一类是带锁存器的。对于不带锁存器的D/A转换器,为了保存来自单片机的转换数据,接口时要另加锁存器,因此这类转换器必须在口线上;而带锁存器的D/A转换器,可以把它看作是一个输出口,因此可直接在数据总线上,而不需另加锁存器。

典型D/A转换器芯片DAC0832

DA转换器

DAC0832是一个8位D/A转换器。单电源供电,从+5 V~+15 V均可正常工作。基准电压的范围为±10 V;电流建立时间为1 μs;CMOS工艺,低功耗20 mW。

DAC0832转换器芯片为20引脚,双列直插式封装,其引脚排列图如图所示。DAC0832内部结构框图如图所示。 该转换器由输入寄存器和DAC寄存器构成两级数据输入锁存。使用时,数据输入可以采用两级锁存(双锁存)形式,或单级锁存(一级锁存,一级直通)形式,或直接输入(两级直通)形式。

DA转换器

此外,由三个与门电路组成寄存器输出控制逻辑电路,该逻辑电路的功能是进行数据锁存控制,当=0时,输入数据被锁存;当=1时,锁存器的输出跟随输入的数据。

D/A转换电路是一个R-2R T型电阻网络,实现8位数据的转换。对各引脚信号说明如下:

(1) DI7~DI0:转换数据输入。

(2) CS:片选信号(输入),低电平有效。

(3) ILE:数据锁存允许信号(输入),高电平有效。

(4) WR:第1写信号(输入),低电平有效。

上述两个信号控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式,当ILE=1和 WR1 =1=0时,为输入寄存器直通方式;当ILE=1和WR1 =1时,为输入寄存器锁存方式。

(5) WR2 =1:第2写信号(输入),低电平有效。

(6) XFER:数据传送控制信号(输入),低电平有效。

上述两个信号控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式,当 WR2=0和XFER=0时,为DAC寄存器直通方式;当WR2=1和XFER=0时,为DAC寄存器锁存方式。

(7) ?Iout1:电流输出1。

(8) ?Iout2:电流输出2。

DAC转换器的特性之一是:Iout1+Iout2=常数。

(9) ?Rfb:反馈电阻端。

DAC 0832是电流输出,为了取得电压输出,需在电压输出端接运算放大器,Rfb即为运算放大器的反馈电阻端。运算放大器的接法如图7.31所示。

(10) Vref:基准电压,其电压可正可负,范围是-10 V~+10 V。

(11) ?DGND:数字地。

(12) ?AGND:模拟地。

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