【導(dǎo)讀】數(shù)模轉(zhuǎn)換器,又稱D/A轉(zhuǎn)換器,簡稱DAC,它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬的器件。D/A轉(zhuǎn)換器基本上由4個部分組成,即權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、運算放大器、基準(zhǔn)電源和模擬開關(guān)。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器,又稱D/A轉(zhuǎn)換器,簡稱DAC,它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬的器件。D/A轉(zhuǎn)換器基本上由4個部分組成,即權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、運算放大器、基準(zhǔn)電源和模擬開關(guān)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器中一般都要用到數(shù)模轉(zhuǎn)換器,模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器,簡稱ADC,它是把連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的數(shù)字信號的器件。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器作為數(shù)字域和模擬域的溝通橋梁,在許多重要場合中都有著很廣泛的應(yīng)用,那么數(shù)模轉(zhuǎn)換器的作用是什么,數(shù)模轉(zhuǎn)換器怎么用呢?下面我們一起了解一下。
最常見的數(shù)模轉(zhuǎn)換器是將并行二進(jìn)制的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為直流電壓或直流電流,它常用作過程控制計算機(jī)系統(tǒng)的輸出通道,與執(zhí)行器相連,實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制。數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路還用在利用反饋技術(shù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計中。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器的作用
隨著數(shù)字電子技術(shù)的飛速發(fā)展,特別是計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與普及,用數(shù)字電路處理模擬信號的應(yīng)用在自動控制、通信以及檢測等許多領(lǐng)域越來越廣泛。自然界中存在的大都是連續(xù)變化的物理量,如溫度、時間、速度、流量、壓力等等。要用數(shù)字電路特別是用計算機(jī)來處理這些物理量,必須先把這些模擬量轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能夠識別的數(shù)字量,經(jīng)過計算機(jī)分析和處理后的數(shù)字量又需要轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量,才能實現(xiàn)對受控對象的有效控制,這就需要一種能在模擬量與數(shù)字量之間起橋梁作用的電路-模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器怎么用
數(shù)模轉(zhuǎn)換器的作用就是把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號,比如電腦控制交通燈、測溫系統(tǒng)、時鐘顯示、電腦燈、電子樂器等等。數(shù)模轉(zhuǎn)換器除了在微機(jī)系統(tǒng)中將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量典型應(yīng)用之外,還常用于波形生成、各種數(shù)字式的可編程應(yīng)用。
比如:
1.波形發(fā)生器;
2.數(shù)控直流穩(wěn)壓;
3.數(shù)字式可編程增益控制電路。
構(gòu)成和特點
DAC主要由數(shù)字寄存器、模擬電子開關(guān)、位權(quán)網(wǎng)絡(luò)、求和運算放大器和基準(zhǔn)電壓源(或恒流源)組成。用存于數(shù)字寄存器的數(shù)字量的各位數(shù)碼,分別控制對應(yīng)位的模擬電子開關(guān),使數(shù)碼為1的位在位權(quán)網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生與其位權(quán)成正比的電流值,再由運算放大器對各電流值求和,并轉(zhuǎn)換成電壓值。
根據(jù)位權(quán)網(wǎng)絡(luò)的不同,可以構(gòu)成不同類型的DAC,如權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC、R–2R倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC和單值電流型網(wǎng)絡(luò)DAC等。權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC的轉(zhuǎn)換精度取決于基準(zhǔn)電壓VREF,以及模擬電子開關(guān)、運算放大器和各權(quán)電阻值的精度。它的缺點是各權(quán)電阻的阻值都不相同,位數(shù)多時,其阻值相差甚遠(yuǎn),這給保證精度帶來很大困難,特別是對于集成電路的制作很不利,因此在集成的DAC中很少單獨使用該電路 。
它由若干個相同的R、2R網(wǎng)絡(luò)節(jié)組成,每節(jié)對應(yīng)于一個輸入位。節(jié)與節(jié)之間串接成倒T形網(wǎng)絡(luò)。R–2R倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC是工作速度較快、應(yīng)用較多的一種。和權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)比較,由于它只有R、2R兩種阻值,從而克服了權(quán)電阻阻值多,且阻值差別大的缺點。
電流型DAC則是將恒流源切換到電阻網(wǎng)絡(luò)中,恒流源內(nèi)阻極大,相當(dāng)于開路,所以連同電子開關(guān)在內(nèi),對它的轉(zhuǎn)換精度影響都比較小,又因電子開關(guān)大多采用非飽和型的ECL開關(guān)電路,使這種DAC可以實現(xiàn)高速轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換精度較高
數(shù)模轉(zhuǎn)換器使用過程中的三種誤差
數(shù)模轉(zhuǎn)換器在使用過程中,難免會出現(xiàn)誤差,那么這些誤差產(chǎn)生的原因是什么呢?這三種誤差又有什么聯(lián)系呢?
失調(diào)誤差
失調(diào)誤差(或稱零點誤差)定義為數(shù)字輸入全為0碼時,其模擬輸出值與理想輸出值之偏差值。
對于單極性D/A轉(zhuǎn)換,模擬輸出的理想值為零伏點。對于雙極性D/A轉(zhuǎn)換,理想值為負(fù)域滿量程。偏差值的大小一般用LSB的份數(shù)或用偏差值相對滿量程的百分?jǐn)?shù)來表示。
增益誤差
D/A轉(zhuǎn)換器的輸入與輸出傳遞特性曲線的斜率稱為D/A轉(zhuǎn)換增益或標(biāo)度系數(shù),實際轉(zhuǎn)換的增益與理想增益之間的偏差稱為增益誤差(或稱標(biāo)度誤差)。增益誤差在消除失調(diào)誤差后用滿碼。
輸入時其輸出值與理想輸出值(滿量程)之間的偏差表示,一般也用LSB的份數(shù)或用偏差值相對滿量程的百分?jǐn)?shù)來表示。
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。在轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計中,一般要求非線性誤差不大于±1/2LSB。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器使用過程中的三種誤差就是:失調(diào)誤差、增益誤差和非線性誤差了,大家在使用的過程中一定要把這三個誤差控制在一定的范圍內(nèi),讓數(shù)模轉(zhuǎn)換器能夠正常的工作。
DAC就像ADC和運算放大器一樣,在許多應(yīng)用中起著關(guān)鍵作用。如果將運算放大器視為混合信號器件之間的“膠水”,那么可以這么說:信號回路中的三個核心器件是運算放大器、ADC和DAC。不論是從模擬域到數(shù)字域還是從數(shù)字域到模擬域,DAC都可視作電路的終點,完成任務(wù)的信號將返回其模擬起點。DAC在許多應(yīng)用中都將繼續(xù)發(fā)揮關(guān)鍵作用,包括一些未曾預(yù)見的應(yīng)用!