DA转换器的性能指标分析
D/A转换器的性能指标分析
（资料来源：中国联保网）
简介
D/A转换器的主要特性指标包括以下几方面：
分辨率
指最小输出电压(对应的输入数字量只有最低有效位为“1”)与最大输出电压(对应的输入数字量所有有效位全为“1”)之比。
如N位D/A转换器，其分辨率为1/(2^N-
1)。
在实际使用中，表示分辨率大小的方法也用输入数字量的位数来表示。
线性度
用非线性误差的大小表示D/A转换的线性度。
并且把理想的输入输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分数定义为非线性误差。
转换精度
D/A转换器的转换精度与D/A转换器的集成芯片的结构和接口电路配置有关。
如果不考虑其他D/A转换误差时，D/A的转换精度就是分辨率的大小，因此要获得高精度的D/A转换结果，首先要保证选择有足够分辨率的D/A转换器。
同时D/A转换精度还与外接电路的配置有关，当外部电路器件或电源误差较大时，会造成较大的D/A转换误差，当这些误差超过一定程度时，D/A转换就产生错误。
在D/A转换过程中，影响转换精度的主要因素有失调误差、增益误差、非线性误差和微分非线性误差。
08 DA及AD
D/A转换器芯片DAC0832
DAC0832 是一个8 位D/A 转换器芯片，单电 源供电，从 +5V ～ +15V 均可正常工作，基准 电压的范围为±10V，电流建立时间为1µs， CMOS工艺，低功耗20mm。其内部结构由1个8 位输入寄存器、 1 个 8 位 DAC 寄存器和 1 个 8 位 D/A转换器组成。
双积分式A/D转换器抗干扰能力强，转换精度也 很高，但速度较慢； 逐次逼近A/D转换器速度高，外围元器件少，应 用较为广泛，但其抗干扰能力较差；
并行A/D转换器的速度最快，但因结构复杂且造价 较高，适用于转换速度要求很高的场合。
二、认识ADC0808/0809的内部结构 ADC0808/0809 的分辨率为 8 位，采用单电源 +5V 供电，片内具有8路模拟开关，可对8路模拟电压量 实现分时转换，转换时间为 100us ，片内带有三态 输出锁存器，可直接与单片机的数据总线相连接。
DAC0832的内部结构
DAC0832是典型的带内部双数据缓冲器的8位D/A芯片。图中LE是寄存 命令，当LE =1时，寄存器输出随输入变化，当LE =0时，数据锁存 在寄存器中。当ILE端为高电平，CS与WR1同时为低电平时，使得LE1 =1；当WR1变为高电平时，输入寄存器便将输入数据锁存。当XFER与 WR2同时为低电平时，使得LE2 =1，DAC寄存器的输出随寄存器的输 入变化，WR2上升沿将输入寄存器的信息锁存在该寄存器中。
二、认识并行D/A转换器DAC0832 D/A转换器种类很多： 根据待转换的数字量位数可分为8位、10位、 12位等。 根据D/A转换器的输出形式，可分为电压输出 和电流输出。如果在实际应用中需要的是电压模拟 量，对于电流输出的D/A转换器，可在其输出端加 运算放大器，通过运算放大器构成电流—电压转换 电路，将转换器的电流输出变为电压输出。 根据与单片机的连接方式，又可分为并行方式 和串行方式两类，例如常用的DAC0832、DAC1210就 是并行器件，而TLC5615、MAX531为串行器件。
DA转换电路
9-1-2 D/A转换芯片DAC0832
一、内部结构：DAC 0832：8位双缓冲器结构的D/A转换器。
Rfb DI0～7
ILE CS WR1 WR2 XFER
输入 寄存器
与 与 与
DAC 寄存器
LE2
8位 DAC
IOUT1
IOUT2
+
VO
LE1
AGND
LE1（LE2）=
0：锁存； 1：直通。
DAC 0832内部结构框图 DI0～7：转换数据输入（8位）； CS：片选信号（输入）； ILE：数据锁存允许信号（输入）； XFER：数据传送控制信号（输入）； WR1：第一写信号（输入），与ILE共同控制输入寄存器是数据直通方式还是 数据锁存方式； WR2：第2写信号（输入），与XFER共同控制DAC寄存器是数据直通方式还是 数据锁存方式；
4、建立时间 建立时间是指输入的数字量发生满刻度变化时，输出模拟 信号达到满刻度值的±1/2LSB所需的时间。是描述D/A转 换速率的一个动态指标。 电流输出型DAC的建立时间短。电压输出型DAC的建立时 间主要决定于运算放大器的响应时间。根据建立时间的长 短，可以将DAC分成超高速（＜1μS)、高速（10～1μS）、 中速（100～10μS）、低速（≥100μS）几档。
3、绝对精度和相对精度 绝对精度（简称精度）是指在整个刻度范围内，任 一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值之 间的最大误差。绝对精度是由DAC的增益误差（当 输入数码为全1时，实际输出值与理想输出值之差）、 零点误差（数码输入为全０时，DAC的非零输出 值）、非线性误差和噪声等引起的。绝对精度（即 最大误差）应小于1个LSB。 相对精度与绝对精度表示同一含义，用最大误差相 对于满刻度的百分比表示。
d a转换器实验报告
d a转换器实验报告DA转换器实验报告引言：DA转换器（Digital-to-Analog Converter）是一种将数字信号转换为模拟信号的设备。
在现代电子技术中，DA转换器被广泛应用于各种领域，如通信、音频处理、自动控制等。
本实验旨在通过搭建DA转换器电路并进行实际测试，来深入了解其工作原理和性能特点。
一、实验目的本实验的目的是通过搭建DA转换器电路，了解其工作原理以及性能特点，并通过实际测试来验证其转换准确性和稳定性。
二、实验原理DA转换器的基本原理是将输入的数字信号转换为模拟信号输出。
常见的DA转换器有两种类型：并行式和串行式。
并行式DA转换器将输入的二进制数字信号同时转换为相应的模拟信号，而串行式DA转换器则是逐位地将二进制数字信号转换为模拟信号。
在本实验中，我们将使用串行式DA转换器。
串行式DA转换器由一个计数器和一个数字模拟转换器组成。
计数器用于逐位地将二进制数字信号输出，而数字模拟转换器则将二进制数字信号转换为相应的模拟信号输出。
三、实验步骤1. 搭建DA转换器电路：按照实验指导书上的电路图，连接计数器和数字模拟转换器。
2. 设置输入信号：通过调节计数器的输入信号，设置所需的二进制数字信号。
3. 测试输出信号：将数字模拟转换器的输出信号连接到示波器上，并观察输出信号的波形和幅度。
4. 记录实验数据：记录不同输入信号对应的输出信号波形和幅度，并进行分析。
四、实验结果与分析通过实验，我们得到了不同输入信号对应的输出信号波形和幅度数据。
根据实验数据，我们可以得出以下结论：1. 准确性：通过比对输入信号和输出信号的对应关系，可以发现DA转换器在转换过程中几乎没有误差，转换准确性非常高。
2. 稳定性：在实验过程中，我们发现无论输入信号如何变化，输出信号始终保持稳定，没有明显的波动或漂移现象。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了DA转换器的工作原理和性能特点。
DA转换器在现代电子技术中起着重要的作用，广泛应用于各个领域。
AD和DA转换器的分类及其主要技术指标
AD和DA转换器的分类及其主要技术指标AD和DA转换器（Analog-to-Digital and Digital-to-Analog converters）是电子设备中常用的模数转换器和数模转换器。
AD转换器将连续的模拟信号转换成对应的离散数字信号，而DA转换器则将离散的数字信号转换成相应的连续模拟信号。
本篇文章将介绍AD和DA转换器的分类以及它们的主要技术指标。
一、AD转换器分类AD转换器主要分为以下几个类型：1.逐次逼近型AD转换器（Successive Approximation ADC）逐次逼近型AD转换器是一种常见且常用的AD转换器。
它采用逐渐逼近的方法逐位进行转换。
其基本原理是将模拟输入信号与一个参考电压进行比较，不断调整比较电压的大小，确保比较结果与模拟输入信号的差别小于一个允许误差。
逐次逼近型AD转换器的转换速度相对较快，精度较高。
2.模数积分型AD转换器（Sigma-Delta ADC）模数积分型AD转换器是一种利用高速和低精度的ADC与一个可编程数字滤波器相结合的技术。
它通过对输入信号进行高速取样并进行每个采样周期的累积和平均，降低了后续操作所需的带宽。
模数积分型AD转换器具有较高的分辨率和较好的线性度，适用于高精度应用。
3.并行型AD转换器（Parallel ADC）并行型AD转换器是一种通过多个比较器并行操作的AD转换器。
它的转换速度较快，但其实现成本相对较高。
并行型AD转换器适用于高速数据采集和信号处理。
4.逐渐逼近型AD转换器（Ramp ADC）逐渐逼近型AD转换器是一种通过线性递增电压与输入信号进行比较的转换器。
它利用逐渐逼近的方法寻找与输入信号最接近的电压值，然后以此电压值对应的时间来估计输入信号的值。
逐渐逼近型AD转换器转换速度较慢，但精度较高。
5.其他类型AD转换器除了上述几种常见的AD转换器类型外，还有其他一些特殊的AD转换器类型，如比例调制型AD转换器、索耳转换器等。
D-A转换器的性能指标
D/A转换器的性能指标由电阻网络所构造的D/A转换器是提供电流的器件。
如果要把电流转换为电压还要增加运放电路。
因此，D/A转换器分为电流输出型与电压输出型。
D/A转换器的输出不仅与输入的二进制代码有关，而且运放电路的形式、反馈电阻和参考电压有关，可以分为单极性输出和双极性输出两种。
运放电路的参数还决定了D/A转换器的输出满量程范围。
为了便于与计算机的连接，D/A转换器通常都带有数据锁存器，但也有一些不带数据锁存器，使用时要加以区别。
D/A转换器从输入二进制数据到转换成模拟电压量输出的过程需要经历一定的时间，这就是D/A转换时间。
根据转换时间的大小，可以将D/A转换器分为低速型、中速型和高速型。
高速型D/A转换器的转换时间小于1<?XML:NAMESPACE PREFIX = V /> <?XML:NAMESPACE PREFIX = O /> s，低速型的转换时间大于100 s，居中的则属于中速型。
D/A转换器的性能指标主要有以下几个。
1．分辨率这是D/A转换器最重要的性能指标。
它用来表示D/A转换器输出模拟量的分辨能力，通常用最小非零输出电压与最大的输出电压的比值来表示。
例如，对于10位D/A转换器，其最小非零输出电压为Vref /（210－1），最大输出电压为1×Vref，则分辨为分辨率越高，进行转换时对应数字输入信号最低位的模拟信号模拟量变化就越小，也就越灵敏。
分辨率与D/A转换器的位数有着直接的关系，因此，有时也用有效输入数字信号的位数来表示分辨率。
例如，单片集成D/A转换器AD7541的分辨率为12位，单片集成D/A转换器DAC0832的分辨率为8位等。
2．线性度通常用非线性误差的大小表示D/A转换器的线性度。
并且把理想的输入/输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分数，定义为非线性误差。
例如，单片集成D/A转换器AD7541的线性度（非线性误差）为0.02%FSR (Full Scale Range)。
ADDA转换
d/a转换器的性能的主要参数（1）分辨率能够转换的二进制数的位数（位数多分辨率也就越高）（2）转换时间数字量输入到完成转换，输出达到最终值并稳定为止所需的时间（3）精度实际输出电压与理论值之间的误差（4）线性度d/a转换器输出的模拟量按比例关系变化的程度。
（理想的d/a转换器是线性的。
模拟输出偏离理想输出的最大值称为线性误差。
）A\D转换器的主要性能指标（1）分辨率分辨率表示输出数字量变化的一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量。
（2）量化误差由A\D的有限分辨率而引起的误差。
（阶段状转移特性曲线与理想值的最大误差）（3）偏移误差输入信号为零，输出信号不为零时的偏移误差值。
（零值误差）（4）满刻度误差满刻度输出数码所对应的实际输入电压与理想输入电压之差。
（一般在偏移误差调整后进行）（5）线性度（非线性度）实际的转移特性曲线与理想直线的最大偏移（6）绝对精度输出数码所对应的实际模拟输入电压与理想的模拟输入电压值之差（7）转换速率在保证转换精度的前提下，能够重复进行数据转换的速度（转换器成品一般分辨率和转换速度是最重要的性能指标）其他还有温度系数，漂移等等DA分类电压型（内置输出放大器，低阻抗输出）电流型（电流—电压转换电路，外接运放，速度取决于运放响应时间）乘算型（电压输入上加交流信号，输入信号的衰减器、调制器）一位DA转换器（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。
用于音频等场合）电阻阵、电流开关（切换误差小）AD分类积分型（时间信号、频率脉冲。
定时器/计数器。
速率低）逐次比较型（一个比较器和DA转换器。
速度较高，功耗低。
高精度价格昂贵）并行比较型（多个比较器一次转换。
速度极快，规模极大，价格高。
视频AD转换）Σ-Δ调制型（积分器、比较器、1位DA转换器、数字滤波器等组成。
类似积分型。
容易单片化，容易高分辨率。
音频和测量）电容阵列逐次比较型（内置DA转换器中采用电容矩阵方式。
D-A转换器的主要参数-电子教材
电子教材-D-A转换器主要参数
——设计制作简易信号发生器
DAC0832是典型的数模转换器，将数字量转换成模拟量的器件则称为数/模转换器或简称D/A转换器。
D/A转换器的输出是模拟电压或电流信号。
在设计D/A转换器与单片机接口时，需根据D/A转换器的技术指标选择D/A转换器芯片。
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)、分辨率和建立时间等。
下面介绍主要的技术指标。
（1）分辨率分辨率是D/A转换器对输入量变化敏感程度的描述。
D/A转换器的分辨率定义为：当输入数字量发生单位数码变化时，即1LSB位产生一次变化时所对应输出模拟量的变化量。
对于线性D/A转换器来说，分辨率Δ与输入数字量位数n的关系为Δ=F S/2n，F S表示满量程输入值。
对于5V满量程，采用8位DAC时，分辨率为5V/28=19.5mV；当采用12位DAC时，分辨率为5V/212=1.22mV。
显然，位数越多分辨率就越高。
（2）建立时间建立时间是描述D/A转换速率快慢的一个重要参数。
建立时间是指输入数字量变化后，模拟输出量达到终值误差±1LSB/2(最低有效位)时所经历的时间。
根据建立时间的长短，把D/A转换器分成以下5档。
1) 超高速：＜100ns。
2) 较高速：100ns～1µs。
3) 高速：1µs～10µs。
4) 中速：10µs～100µs。
5) 低速：≥100µs。
AD_DA原理及主要技术指标
AD_DA原理及主要技术指标AD-DA（模拟-数字/数字-模拟）转换是现代电子设备中常见的基本电路和技术。
它负责将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换为模拟信号。
AD-DA转换在诸如音频处理、图像采集、仪器仪表等领域都有广泛应用。
AD转换即模拟到数字转换，它将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
AD转换通常涉及样本化、量化和编码三个步骤。
样本化是指将连续的模拟信号离散化为一系列时序的采样值。
在样本化过程中，模拟信号将被周期性地采样，并将每个采样点的幅值记录下来。
量化是指将每个采样点的幅值映射到一组离散的量化级别。
通过将连续的幅值区间映射为有限的离散级别，量化将模拟信号的无限细节化为数字形式。
编码是指将每个量化级别映射到二进制代码。
编码将每个量化级别分配一个特定的二进制代码，使得每个样本点都能准确地表示为二进制形式的数字。
DA转换即数字到模拟转换，它将离散的数字信号转换为连续的模拟信号。
DA转换通常涉及解码和重构两个步骤。
解码是指将数字代码转换为对应的模拟量化级别。
解码使用逆编码来将二进制代码映射回量化级别。
重构是指使用一定的插值或滤波技术来重建连续的模拟信号。
由于数字信号是离散的，重构步骤有助于消除数字信号中的采样误差，并使其逼近原始模拟信号。
在AD-DA转换中，有几个重要的技术指标需要考虑：1. 分辨率：分辨率是指数字信号中能够表示的最小变化量。
它通常以比特（bit）来表示。
分辨率越高，表示数字信号可以更准确地表示模拟信号。
2.采样率：采样率是指单位时间内进行采样的次数。
它通常以赫兹（Hz）来表示。
采样率的选择要根据所采集信号的频率范围进行，以避免采样失真。
3.带宽：带宽是指AD-DA转换器能够有效处理的频带范围。
带宽通常以赫兹（Hz）表示。
带宽决定了AD-DA转换器的频率响应范围。
4.信噪比：信噪比是指信号的强度与背景噪声的强度之比。
它通常以分贝（dB）表示。
信噪比越高，表示信号与噪声的区别越大，传输的信号质量也就越好。
AD和DA转换器的分类及其主要技术指标
1. AD转换器的分类下面简要介绍常用的几种类型的基本原理及特点：积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。
1）积分型（如TLC7135）积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率),然后由定时器/计数器获得数字值。
其优点是用简单电路就能获得高分辨率, 但缺点是由于转换精度依赖于积分时间,因此转换速率极低。
初期的单片AD转换器大多采用积分型,现在逐次比较型已逐步成为主流。
2）逐次比较型（如TLC0831）逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成,从MSB开始,顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较,经n次比较而输出数字值。
其电路规模属于中等。
其优点是速度较高、功耗低,在低分辩率（<12位）时价格便宜,但高精度（>12位）时价格很高。
3）并行比较型/串并行比较型（如TLC5510）并行比较型AD采用多个比较器,仅作一次比较而实行转换,又称FLash(快速)型。
由于转换速率极高,n位的转换需要2n-1个比较器,因此电路规模也极大,价格也高,只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。
串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间,最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成,用两次比较实行转换,所以称为 Half flash(半快速)型。
还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级（Multistep/Subrangling）型AD,而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型AD,现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。
这类AD速度比逐次比较型高,电路规模比并行型小。
4）Σ-Δ(Sigma/FONT>delta)调制型（如AD7705）Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。
原理上近似于积分型,将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号,用数字滤波器处理后得到数字值。
DA转换器的主要技术指标
模数与数模转换器华中科技大学罗杰D/A 转换器的主要技术指标比例系数误差失调误差非线性误差最小输出电压V LSB ：是指输入数码仅D 0为1，其余各位均为0时，所对应的输出电压值。
1. 分辨率8REF LSB 2V V =例如，一个8位DAC ，若V REF =5V ，则最小输出电压为：3mV 5.192V 58≈=最大输出电压V max ：是指输入数码全部为1时，所对应的输出电压值，有时也称为满刻度输出电压V FSR 。
1. 分辨率FSR ：是英文Full Scale Range 的缩写，指满刻度值。
例如，一个8位DAC ，若V REF =5V ，则最大输出电压为：∑=⋅=708REF max )2(2i iiD V V V 98.4≈1. 分辨率分辨率：用来表征D/A 转换器对输入量微小变化的敏感程度。
对于n 位D/A 转换器，其分辨率为：●分辨率只与位数有关，与基准电压V REF 的大小无关。
●位数越多，分辨率越高。
121max LSB -==n V V 分辨率1. 分辨率例如，对于一个电压输出的8 位D/A 转换器，其分辨率为25511218=-•表示输出电压被等分成255份；•总共有28 个不同的电压值。
例已知10 位D/A 转换器满刻度输出电压V max = 10 V 。
(1) 求输入最低位D 0 对应的输出电压V LSB ；(1) 根据分辨率的公式，得到(2) 如果要求分辨的最小电压为5mV ，应该选用D/A 转换器的位数是多少？解：0.01V 12V 101210max LSB =-=-=n V V例已知10 位D/A 转换器满刻度输出电压V max = 10 V 。
(1) 求输入最低位D 0 对应的输出电压V LSB ；(2) 如果要求分辨的最小电压为5mV ，应该选用D/A 转换器的位数是多少？解：（2）将V LSB =5mV ，V max =10V 代入分辨率的公式，有V10V 005.0121=-n ∴n ≈112.转换误差是指在稳态工作时，实际输出的模拟量与理想值之间存在的最大偏差。