D/A 轉換器接口

1.D/A 轉換器的性能指標

D/A 轉換器的輸入為數字量，經轉換后輸出為模擬量。有關 D/A 轉換器的技術性能指標很多，如絕對精度、相對精度、線性度、輸出電壓范圍、輸入數字代碼種類等等。本節(jié)僅對幾個與接口有關的指標作一簡介。

(1) 分辨率。分辨率是 D/A 轉換器對輸入量變化敏感程度的描述，與輸入數字量的位數有關。如果數字量的位數為 n，則 D/A 轉換器的分辨率為 2-n 。

(2) 建立時間。建立時間是描述 D/A 轉換速度的一個參數，具體是指從輸入數字量變化到輸出達到終值誤差±1/2LSB(最低有效位)時所需的時間。通常以建立時間來表明轉換速度。

(3) 接口形式。D/A 轉換器有兩類：一類不帶鎖存器，另一類則帶鎖存器。對于不帶鎖存器的 D/A 轉換器，為保存單片機的轉換數據，在接口處要加鎖存器。

2.典型 D/A 轉換器 DAC0832 簡介

DAC0832 是 8 位電流輸出型 D/A 轉換器，單電源供電，在+5~+15V 范圍內均可工作。基準電壓的范圍為 ±10 V ， 電流建立時間為 1 μs ，CMOS 工藝，低功耗 20 mW 。 DAC0832 的內部結構如圖 7.37 所示。

圖 7.37 DAC0832 內部結構框圖

該轉換器由輸入寄存器和 DAC 寄存器構成兩級數據輸入鎖存。使用時，數據輸入可以采用兩級鎖存(雙緩沖) 形式，單級鎖存(單緩沖) 形式，也可采用直接輸入(直通) 形式。

由 3 個與門電路組成寄存器輸出控制電路，可直接進行數據鎖存控制：當 LE=0 時，輸入數據被鎖存;當 LE=1 時，數據不鎖存，鎖存器的輸出跟隨輸入變化。

DAC0832 為電流輸出形式，其兩個輸出端的關系為 IOUT1 +IOUT2=常數。

為了得到電壓輸出，可在電流輸出端接一個運算放大器，如圖 7.38 所示。需要指出的是，DAC0832 內部已有反饋電阻，其阻值為 15kΩ。

DAC0832 轉換器芯片為 20 腳雙列直插式封裝，其引腳排列如圖 7.39 所示。

各引腳的功能如下：

DI7 ~DI0 ：轉換數據輸入端。

CS：片選信號，輸入，低電平有效。

ILE ：數據鎖存允許信號，輸入，高電平有效。

WR1 、WR2：寫信號 1 和 2 ，輸入，低電平有效。

圖 7.39 DAC0832 的引腳圖

XFER：數據傳輸控制信號，輸入，低電平有效。

IOUT ：電流輸出 1 ，當 DAC寄存器中各位全為“1”時 ，電流最大;為全“0”時 ，電流為 0 。

IOUT ：電流輸出 2 ，電路中保證 IOUT1 +IOUT2=常數。

Rfb ：反饋電阻端，片內集成電阻為 15kΩ。

VREF ：參考電壓，可正可負，范圍為-10~+10V 。

DGND：數字量地。

AGND：模擬量地。

3.DAC0832 與 MCS 51 的接口及應用

DAC0832 與 8031 有兩種基本的接口方式：單緩沖方式和雙緩沖方式。

1) 單緩沖方式

單緩沖方式接口電路如圖 7.40 所示。讓 ILE 接+5V，CS和 XFER與地址選擇線P2.7 相連接。當地址選擇線選通 DAC0832 后，只要輸出 WR信號，DAC0832 就能一步完成數字量的輸入鎖存和 D/A 的轉換輸出。

圖 7.40 DAC0832 單緩沖方式接口電路

執(zhí)行下面的幾條指令就能完成一次 D/A 轉換：

2) 雙緩沖方式

對于多 路 D/A 轉換接口，要求同步進行 D/A 轉換輸出時 ，必須采用雙緩沖方式。 DAC0832 數字量輸入鎖存和 D/A 轉換輸出是分兩步完成 的，即 CPU 的數據總線分時輸入數字量并鎖存在各 D/A 轉換器的輸入寄存器中，然后 CPU 對所有 D/A 轉換器發(fā)出控制信號，使各輸入寄存器中的數據輸入相應的 DAC 寄存器，實現同步轉換輸出。

圖 7.41 是一個兩路同步輸出的 D/A 轉換接口電路。執(zhí)行下面的指令，能完成兩路 D/A的同步轉換輸出。

圖 7.41 DAC0832 雙緩沖方式接口電路

D/A 轉換器可以應用在許多場合，這里介紹用 D/A 轉換器產生階梯波。

階梯波是在一定的時間范圍內每隔一段時間，輸出幅度遞增一個恒定值。在 圖 7.42 中，每隔 1ms 輸出幅度增長一個定值，經 10ms 后重新循環(huán)。用 DAC0832 在單緩沖方式下就可輸出這樣的波形(接口電路見圖 7.42)。

產生階梯波的程序如下：