D/A转换器简介

D/A转换器简介

1、概述

数模转换器，又称D/A转换器，简称DAC，它是把数字量转变成模拟的器件。D/A转换器基本上由4个部分组成，即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。模数转换器中一般都要用到数模转换器，模数转换器即A/D转换器，简称ADC，它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。

模/数转换器(DAC)是一种把数字信号转换成模拟信号的器件。

按照二进制数字量的位数划分，有8 位、10 位、12 位、16位D/A转换器;按照数字量的数码形式划分，有二进制码和BCD码D/A转换器;按照D/A转换器输出方式划分，有电流输出型和电压输出型D/A转换器。在实际应用中，对于电流输出的D/A转换器，如需要模拟电压输出，可在其输出端加一个由运算放大器构成的I/V转换电路，将电流输出转换为电压输出。

单片机与D/A转换器的连接，早期多采用8位数字量并行传输的并行接口，现在除并行接口外，带有串行口的D/A转换器品种也不断增多。除了通用的UART串行口外，目前较为流行的还有IIC串行口和SPI串行口等。所以在选择单片D/A转换器时，要考虑单片机与D/A转换器的接口形式。

目前部分单片机芯片中集成的D/A转换器位数一般在10位左右，且转换速度很快，所以单片的DAC开始向高位数和高转换速度上转变。低端的产品，如8位的D/A转换器，开始面临被淘汰的危险，但是在实验室或涉及某些工业控制方面的应用，低端的8位DAC以其优异性价比还是具有相当大的应用空间的。

2、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(常为电压)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/2n。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/28=19.5mV;当采用12位的DAC时，分辨率则为5V/212=1.22mV。显然，位数越多，分辨率就越高。即D/A转换器对输入量变化的敏感程度越高。

使用时，应根据对D/A转换器分辨率的需要来选定D/A转换器的位数。

(2)建立时间

描述D/A转换器转换快慢的一个参数，用于表明转换时间或转换速度。其值为从输入数字量到输出达到终值误差±(1/2)LSB时所需的时间。

电流输出型DAC的转换时间较短，而电压输出的转换器，由于要加上完成I-V转换的运算放大器的延迟时间，因此转换时间要长一些。快速D/A转换器的转换时间可控制在1ms以下。

(3)转换精度

理想情况下，转换精度与分辨率基本一致，位数越多精度越高。

但由于电源电压、基准电压、电阻、制造工艺等各种因素存在着误差。严格讲，转换精度与分辨率并不完全一致。只要位数相同，分辨率则相同，但相同位数的不同转换器转换精度会有所不同。

例如，某种型号的8位DAC精度为±0.19%，而另一种型号的8位DAC精度为±0.05%。

3、(电流输出型)D/A转换器的工作原理

目前常用的D/A转换器是由T型电阻网络构成的。

I01转换电流与“逻辑开关”为1的各支路电流的总和成正比，即与D0～D7口输入的二进制数成正比。

转换电压：

即，转换电压正比于待转换的二进制数和参考电压

当输入数据D7～D0 为11111111B 时，有