我们上篇文章DA转换器是什么?快来一起学习一下吧!已经谈论了AD转换器是什么,以及如何使用,那么这篇文章我们就来学习一下他的卵生兄弟DA转换器的一些知识吧!
一、什么是DA转换器
看过上篇文章后大家应该已经对DA转换器有一个简单的定论了,那么官方的定义是什么呢?
DA转换器是将数字量转换为模拟量的电路,主要用于数据传输系统、自动测试设备、医疗信息处理、电视信号的数字化、图像信号的处理和识别、数字通信和语音信息处理等。
二、工作原理
D/A转换器输入的数字量是由二进制代码按数位组合起来表示的,任何一个n位的二进制数,均可用表达式 DATA=D020+D121+ D222+…… +Dn-12n-1 来表示。其中Di=0或1(i=0,1…n-1);20,21,…2n-1分别为对应数位的权。
在D/A转换中,要将数字量转换成模拟量,必须先把每一位代码按其“权”的大小转换成相应的模拟量,然后将各分量相加,其总和就是与数字量相应的模拟量,这就是D/A转换的基本原理。D/A转换器的主要组成基准电压VREF T型(R-2R)电阻网络 位切换开关BSi (i=0,1,…,n-1) 运算放大器A 输出电压VOUT与输入二进制数D0 ~ Dn-1的关系VOUT = -VREF(D020+ D121+ D222+ … + Dn-12n-1)/ 2n T型网络组成的D/A转换器原理图
三、主要性能指标
1、分辨率
反映了D/A转换器对模拟量的分辨能力,定义为基准电压与2n之比值,其中n为D/A转换器的位数 。它就是与输入二进制数最低有效位LSB(Least Significant Bit)相当的输出模拟电压,简称1LSB。在实际使用中,一般用输入数字量的位数来表示分辨率大小,分辨率取决于D/A转换器的位数。2、稳定时间(又称转换时间)
输入二进制数变化量是满量程时,D/A转换器的输出达到离终值±1/2LSB时所需要的时间。对于输出是电流型的D/A转换器来说,稳定时间是很快的,约几μs,而输出是电压的D/A转换器,其稳定时间主要取决于运算放大器的响应时间。
3、绝对精度
指输入满刻度数字量时,D/A转换器的实际输出值与理论值之间的偏差。该偏差用最低有效位LSB的分数来表示,如±1/2LSB或±1LSB。
4、线性误差
D/A转换器的种类 按数字量输入方式,有并行输入和串行输入按模拟量输出方式 电流输出和电压输出按D/A转换的分辩率 低分辩率、中分辩率和高分辩率。
5、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。
四、DA转换器分类
1)电压输出型(如TLC5620)
电压输出型DA转换器虽有直接从电阻阵列输出电压的,但一般采用内置输出放大器以低阻抗输出。直接输出电压的器件仅用于高阻抗负载,由于无输出放大器部分的延迟,故常作为高速DA转换器使用。
2)电流输出型(如THS5661A)
电流输出型DA转换器很少直接利用电流输出,大多外接电流—电压转换电路得到电压输出,后者有两种方法:
一是只在输出引脚上接负载电阻而进行电流—电压转换,
二是外接运算放大器。用负载电阻进行电流—电压转换的方法,虽可在电流输出引脚上出现电压,但必须在规定的输出电压范围内使用,而且由于输出阻抗高,所以一般外接运算放大器使用。
此外,大部分CMOS DA转换器当输出电压不为零时不能正确动作,所以必须外接运算放大器。当外接运算放大器进行电流电压转换时,则电路构成基本上与内置放大器的电压输出型相同,这时由于在DA转换器的电流建立时间上加入了达算放入器的延迟,使响应变慢。这种电路中运算放大器因输出引脚的内部电容而容易起振,有时必须作相位补偿。
3)乘算型(如AD7533)
DA转换器中有使用恒定基准电压的,也有在基准电压输入上加交流信号的,后者由于能得到数字输入和基准电压输入相乘的结果而输出,因而称为乘算型DA转换器。乘算型DA转换器一般不仅可以进行乘法运算,而且可以作为使输入信号数字化地衰减的衰减器及对输入信号进行调制的调制器使用。
4)一位DA转换器
一位DA转换器与前述转换方式全然不同,它将数字值转换为脉冲宽度调制或频率调制的输出,然后用数字滤波器作平均化而得到一般的电压输出(又称位流方式),用于音频等场合。