51单片机AD DA转换教程

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基于51单片机的AD和DA

基于51单片机的AD和DA本讲内容：介绍AD/DA芯片PCF8591，通过例程讲解AD和DA过程。

AD和DA的概念：AD转换的功能是把模拟量电压转换为数字量电压。

DA转换的功能正好相反，就是讲数字量转换位模拟量。

分辨率的概念：一位数字量所表示的电压值。

对于5V的满量程，采用８位的DAC 时，分辨率为5V/256＝19.5mV。

PCF8591简介：PCF8591是单片、单电源低功耗8位CMOS数据采集器件，具有4个模拟输入、一个模拟输出和一个串行IIC总线接口。

3个地址引脚A0、A1和A2用于编程硬件地址，允许将最多8个器件连接至IIC总线而不需要额外硬件。

PCF8591管脚图：PCF8591接口电路图：PCF8591的控制寄存器：例程：AD程序/**********************AD转换**********************单片机型号：STC89C52RC*开发环境：KEIL*功能：IIC协议 PCF8591 AD转换**************************************************/#include<reg52.h>#include <intrins.h>#define LCD_Data P0#define Busy 0x80#define uchar unsigned char#define delay0;_nop_();#define AddWr 0x90#define AddRd 0x91sbit RST=P2^4;sbit Sda=P2^0;sbit Scl=P2^1;sbit LCD_RS=P1^0;sbit LCD_RW=P1^1;sbit LCD_E =P2^5;bit ADFlag;uchar code table0[]={" SL-51A "};uchar code table1[]={" AD CONVERT "};uchar code table2[]={"CH1: . V"};uchar code table3[]={"CH2: . V"};uchar code table4[]={"CH3: . V"};uchar code table5[]={"CH4: . V"};uchar TempData[8];void Delay5Ms(void);void delay(int In,int Out); void WriteDataLCD(unsigned char WDLCD);void WriteCommandLCD(unsigned char WCLCD,BuysC);uchar ReadDataLCD(void);uchar ReadStatusLCD(void);void LCDInit(void);void DisplayOneChar(unsigned char X,unsigned char Y,unsigned char DData);void DisplayListChar(unsigned char X,unsigned char Y,unsigned char code *DData);void Init_Timer1(void);void Start(void);void Stop(void);void Ack(void);void NoAck(void);void Send(unsigned char Data);uchar Read(void);void DAC(unsigned char Data);uchar ReadADC(unsigned char Chl);void info_disp(void);/**********5ms延时函数***************************/void Delay5Ms(void){unsigned int TempCyc=3552;while(TempCyc--);}/********************延迟函数********************/void delay(int In,int Out) {int i,j;for(i=0;i<In;i++){for(j=0;j<Out;j++){;}}}/*------------------------------------------------初始化定时器1------------------------------------------------*/void Init_Timer1(void){TMOD|=0x10;TH1=0xff;TL1=0x00;EA=1;ET1=1;TR1=1;}/*------------------------------------------------启动IIC总线------------------------------------------------*/void Start(void){Sda=1;delay0;Scl=1;delay0;Sda=0;delay0;Scl=0;}/*------------------------------------------------停止IIC总线------------------------------------------------*/void Stop(void){Sda=0;delay0;Scl=1;delay0;Sda=1;delay0;Scl=0;}/*------------------------------------------------应答IIC总线------------------------------------------------*/void Ack(void){Sda=0;delay0;Scl=1;delay0;Scl=0;delay0;}/*------------------------------------------------非应答IIC总线------------------------------------------------*/void NoAck(void){Sda=1;delay0;Scl=1;delay0;Scl=0;delay0;}/*------------------------------------------------发送一个字节------------------------------------------------*/ void Send(unsigned char Data){uchar BitCounter=8;uchar temp;do{temp=Data;Scl=0;delay0;if((temp&0x80)==0x80){Sda=1;}else{Sda=0;}Scl=1;temp=Data<<1;Data=temp;BitCounter--;}while(BitCounter);Scl=0;}/*------------------------------------------------读入一个字节并返回------------------------------------------------*/ uchar Read(void){uchar temp=0;uchar temp1=0;uchar BitCounter=8;Sda=1;do{Scl=0;delay0;Scl=1;delay0;if(Sda){temp=temp|0x01;}else{temp=temp&0xfe;}if(BitCounter-1){temp1=temp<<1;temp=temp1;}BitCounter--;}while(BitCounter);return(temp);}/*------------------------------------------------写入DA数模转换值------------------------------------------------*/ void DAC(unsigned char Data){Start();Send(AddWr);Ack();Send(0x40);Ack();Send(Data);Ack();Stop();}/*------------------------------------------------读取AD模数转换的值，有返回值------------------------------------------------*/ uchar ReadADC(unsigned char Chl){uchar Data;Start();Send(AddWr);Ack();Send(0x40|Chl);Ack();Start();Send(AddRd);Ack();Data=Read();Scl=0;NoAck();Stop();return Data;}/*******************写数据函数*******************/ void WriteDataLCD(unsigned char WDLCD){ReadStatusLCD();LCD_Data=WDLCD;LCD_RS=1;LCD_RW=0;LCD_E=0;LCD_E=0;LCD_E=1;}/*******************写指令函数*******************/ void WriteCommandLCD(unsigned char WCLCD,BuysC) {if(BuysC)ReadStatusLCD();LCD_Data=WCLCD;LCD_RS=0;LCD_RW=0;LCD_E=0;LCD_E=0;LCD_E=1;}/*******************读数据函数*******************/unsigned char ReadDataLCD(void){LCD_RS=1;LCD_RW=1;LCD_E=0;LCD_E=0;LCD_E=1;return(LCD_Data);}/*******************读状态函数*******************/unsigned char ReadStatusLCD(void){LCD_Data=0xFF;LCD_RS=0;LCD_RW=1;LCD_E=0;LCD_E=0;LCD_E=1;while (LCD_Data&Busy);return(LCD_Data);}/********************LCD初始化*******************/void LCDInit(void){LCD_Data=0;WriteCommandLCD(0x38,0);Delay5Ms();WriteCommandLCD(0x38,0);Delay5Ms();WriteCommandLCD(0x38,0);Delay5Ms();WriteCommandLCD(0x38,1);WriteCommandLCD(0x08,1);WriteCommandLCD(0x01,1);WriteCommandLCD(0x06,1);WriteCommandLCD(0x0C,1);}/********************清屏函数********************/void LCD_Clear(void){WriteCommandLCD(0x01,1);Delay5Ms();}/**************按指定位置显示一个字符*************/void DisplayOneChar(unsigned char X,unsigned char Y,unsigned char DData) {Y&=0x1;X&=0xF;if(Y)X|=0x40;X|=0x80;WriteCommandLCD(X, 0);WriteDataLCD(DData);}/**************按指定位置显示一串字符*************/void DisplayListChar(unsigned char X,unsigned char Y,unsigned char code *DData) {unsigned char ListLength;ListLength=0;Y&=0x1;X&=0xF;while(DData[ListLength]>=0x20){if(X<=0xF){DisplayOneChar(X, Y, DData[ListLength]);ListLength++;X++;}}}/********************系统初始化*******************/void sys_init(void){LCDInit();delay(5,100);Init_Timer1();DisplayListChar(0,0,table0);DisplayListChar(0,1,table1);}/*------------------------------------------------显示------------------------------------------------*/void info_disp(void){DisplayListChar(0,0,table2);DisplayOneChar(4,0,(0x30+TempData[0]));DisplayOneChar(6,0,(0x30+TempData[1]));DisplayListChar(8,0,table3);DisplayOneChar(12,0,(0x30+TempData[2]));DisplayOneChar(14,0,(0x30+TempData[3]));DisplayListChar(0,1,table4);DisplayOneChar(4,1,(0x30+TempData[4]));DisplayOneChar(6,1,(0x30+TempData[5]));DisplayListChar(8,1,table5);DisplayOneChar(12,1,(0x30+TempData[6]));DisplayOneChar(14,1,(0x30+TempData[7]));}/*------------------------------------------------主程序------------------------------------------------*/void main(){uchar num;uchar ADtemp;sys_init();delay(100,1000);LCD_Clear();while(1){DAC(num);num++;delay(5,100);if(ADFlag){ADFlag=0;ADtemp=ReadADC(0);TempData[0]=(ReadADC(0))/50;TempData[1]=((ReadADC(0))%50)/10; ADtemp=ReadADC(1);TempData[2]=(ReadADC(1))/50;TempData[3]=((ReadADC(1))%50)/10; ADtemp=ReadADC(2);TempData[4]=(ReadADC(2))/50;TempData[5]=((ReadADC(2))%50)/10; ADtemp=ReadADC(3);TempData[6]=(ReadADC(3))/50;TempData[7]=((ReadADC(4))%50)/10; info_disp();}}}/*------------------------------------------------定时器中断程序------------------------------------------------*/void Timer1_isr(void) interrupt 3 using 1{static unsigned int j;TH1=0xfb;TL1=0x00;j++;if(j==200){j=0;ADFlag=1;}}DA程序/******************DA转换LED输出*******************单片机型号：STC89C52RC*开发环境：KEIL*功能：此程序通过IIC协议对DAAD芯片操作, 并输出模拟量，用LED亮度渐变指示***************************************************/#include<reg52.h>#include <intrins.h>#define delay0; _nop_();#define uchar unsigned char#define AddWr 0x90#define AddRd 0x91sbit RST=P2^4;sbit Sda=P2^0;sbit Scl=P2^1;sbit Fm=P2^3;sbit LE1=P2^6;sbit LE2=P2^7;bit ADFlag;uchar code Datatab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; data uchar Display[8];/*------------------------------------------------延时程序------------------------------------------------*/void mDelay(uchar j){unsigned int i;for(;j>0;j--){for(i=0;i<125;i++){;}}}/*------------------------------------------------初始化定时器1------------------------------------------------*/void Init_Timer1(void){TMOD|=0x10;TH1=0xff;TL1=0x00;EA=1;ET1=1;TR1=1;}/*------------------------------------------------启动IIC总线------------------------------------------------*/void Start(void){Sda=1;delay0;Scl=1;delay0;Sda=0;delay0;Scl=0;}/*------------------------------------------------停止IIC总线------------------------------------------------*/ void Stop(void){Sda=0;delay0;Scl=1;delay0;Sda=1;delay0;Scl=0;}/*------------------------------------------------应答IIC总线------------------------------------------------*/ void Ack(void){Sda=0;delay0;Scl=1;delay0;Scl=0;delay0;}/*------------------------------------------------非应答IIC总线------------------------------------------------*/ void NoAck(void){Sda=1;delay0;Scl=1;delay0;Scl=0;delay0;}/*------------------------------------------------发送一个字节------------------------------------------------*/ void Send(uchar Data){uchar BitCounter=8;uchar buffer;do{buffer=Data;Scl=0;delay0;if((buffer&0x80)==0x80)Sda=1;else Sda=0;Scl=1;buffer=Data<<1;Data=buffer;BitCounter--;}while(BitCounter);Scl=0;}/*------------------------------------------------读入一个字节并返回------------------------------------------------*/ uchar Read(void){uchar buffer=0;uchar buffer1=0;uchar BitCounter=8;Sda=1;do{Scl=0;delay0;Scl=1;delay0;if(Sda)buffer=buffer|0x01;else buffer=buffer&0xfe;if(BitCounter-1){buffer1=buffer<<1;buffer=buffer1;}BitCounter--;}while(BitCounter);return(buffer);}/*------------------------------------------------写入DA数模转换值------------------------------------------------*/ void DAC(uchar Data){Start();Send(AddWr);Ack();Send(0x40);Ack();Send(Data);Ack();Stop();}/*------------------------------------------------读取AD模数转换的值，有返回值------------------------------------------------*/ uchar ReadADC(uchar Chl){uchar Data;Start();Send(AddWr);Ack();Send(0x40|Chl);Ack();Start();Send(AddRd);Ack();Data=Read();Scl=0;NoAck();Stop();return Data;}void fmg(void){Fm=1;}void cmg(void){LE1=1;P0=0x00;LE1=0;LE2=1;P0=0x00;LE2=0;RST=0;}/*------------------------------------------------主程序------------------------------------------------*/ void main(){uchar num;uchar ADbuffer;Init_Timer1();cmg();fmg();while(1){DAC(num);num++;mDelay(20);if(ADFlag){ADFlag=0;ADbuffer=ReadADC(0);Display[0]=Datatab[(ReadADC(0))/50]|0x80;Display[1]=Datatab[((ReadADC(0))%50)/10];ADbuffer=ReadADC(1);Display[2]=Datatab[((ReadADC(1))/50)]|0x80;Display[3]=Datatab[((ReadADC(1))%50)/10];ADbuffer=ReadADC(2);Display[4]=Datatab[((ReadADC(2))/50)]|0x80;Display[5]=Datatab[((ReadADC(2))%50)/10];ADbuffer=ReadADC(3);Display[6]=Datatab[((ReadADC(3))/50)]|0x80; Display[7]=Datatab[((ReadADC(3))%50)/10]; }}}。

51单片机(AD及DA转换器)

时，LE1 …=0
则数据被锁存
当 WR2 和 XFER 均为低电平时，LE2=1，此时允许D/A转换，否则 LE2
=0，将数据锁存于DAC寄存器中
精选2021版课件
9
DAC 0832 常见的几种用法
(a): DAC寄存器直通方式 (b): 输入寄存器直通方式
(c): 两个寄存器同时选精通选20及21版锁课件存方式
非与门
&
输入全为“0”，输出才为
“1”
输入任一为“1”
输出皆为“0”
直通方式：输入寄存器和DAC寄存器共用一个地址，同时选通输出。
双缓冲器方式：
输入寄存器和DAC寄存器分配有各自的地址，可分别选通用同时输
出多路模拟信号。
精选2021版课件
11
【例9-6】在图9-30的输出端Vout产生－1.25V的电压输出。解 Vout=－（D/256）×Vref，而Vref=5V，且XFER、CS和WR信号
常有效，因此使D=64即可输出要求的电压。
汇编程序 MOV P1, #64
C语言程序
#include <reg51.h> P1 = 64;
【例9-7】在图9-31的输出端Vout产生－2.5V的电压输出，设Vref为5V。解 Vout=－（D/256）×Vref，使D=128可输出要求的电压，且需要进行一次对
三角波
NOP
SS2: INC A
;等速上升
JNZ SS1 SS3: DEC A
MOVX @DPTR，A
同样的编程思路，若要产生如下的梯形波也很容易：
NOP
NOP
NOP
;等速下降
JNZ SS3

MCS-51单片机与DA转换器的接口和应用

A/D和D/A转换接口技术难点•DAC0832工作方式•ADC0809工作方式要求掌握：•MCS-51单片机与D/A转换器的接口连接•MCS-51单片机与A/D转换器的接口连接•初始化编程及应用了解：•典型D/A转换器芯片DAC0832的管脚功能•典型A/D转换器芯片ADC0809的管脚功能3.1 MCS-51单片机与D/A转换器的接口和应用3.1.1典型D/A转换器芯片DAC0832DAC0832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20mW。

其内部结构如图9.1所示，它由1个8位输入寄存器、1个8位DAC寄存器和1个8位D/A转换器组成和引脚排列如图1所示。

图1 DAC0832引脚功能该D/A转换器为20引脚双列直插式封装，各引脚含义如下：(1)D7～D0——转换数据输入。

(2)——片选信号（输入），低电平有效。

(3)ILE——数据锁存允许信号（输入），高电平有效。

(4)——第一信号（输入），低电平有效。

该信号与ILE 信号共同控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式：当ILE=1和=0时，为输入寄存器直通方式；当ILE=1和=1时，为输入寄存器锁存方式。

(5)——第2写信号(输入),低电平有效.该信号与信号合在一起控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式:当=0和=0时,为DAC寄存器直通方式; 当=1和=0时,为DAC寄存器锁存方式。

(6)——数据传送控制信号(输入),低电平有效。

(7)Iout2——电流输出“1”。

当数据为全“1”时，输出电流最大；为全“0”时输出电流最小。

(8)Iout2——电流输出“2”。

DAC转换器的特性之一是：Iout1 +Iout2=常数。

(9)R fb——反馈电阻端既运算放大器的反馈电阻端，电阻（15KΩ）已固化在芯片中。

因为DAC0832是电流输出型D/A转换器，为得到电压的转换输出，使用时需在两个电流输出端接运算放大器，R fb 即为运算放大器的反馈电阻，运算放大器的接法如图2所示。

51单片机AD和DA转换汇编程序

四、实验说明1、D/A 转换是把‎数字量转换‎成模拟量的‎变换，实验台上D ‎/A 电路输出‎的是模拟电‎压信号。

要实现实验‎要求，比较简单的‎方法是产生‎三个波形的‎表格，然后通过查‎表来实现波‎形显示。

2、产生锯齿波‎和三角波的‎表格只需由‎数字量的增‎减来控制，同时要注意‎三角波要分‎段来产生。

要产生正弦‎波，较简单的方‎法是造一张‎正弦数字量‎表。

即查函数表‎得到的值转‎换成十六进‎制数填表。

D/A 转换取值‎范围为一个‎周期，采样点越多‎，精度越高些‎。

本例采用的‎采样点为2‎56点/周期。

3、8位D/A 转换器的‎输入数据与‎输出电压的‎关系为U(0∽-5V)=Uref/256×N U(-5V ∽+5V)=2·Uref/256×N-5V (这里 Uref 为‎+5V)五、实验框图六、参考程序xdata ‎ unsig ‎n ed char CS 083‎2 _at_ 0xa00‎0;void Write ‎0832(unsig ‎n ed char b){CS083‎2 = b;}void main(){Write ‎0832(0);Write ‎0832(0x80);Write ‎0832(0xff);开始否是置计数器初‎值查表读波形‎数据启动D/A 改变计数器‎及表指针转换完毕while‎(1);}/*========================================================== =*/CS083‎2 equ 0a000‎hmov dptr, #CS083‎2mov a, #00hmovx @dptr, amov a, #40hmovx @dptr, amov a, #80hmovx @dptr, amov a, #0c0hmovx @dptr, amov a, #0ffhmovx @dptr, aljmp $end硬件实验十‎三 A/D 模数转换‎实验一、实验要求利用实验板‎上的ADC ‎0809做‎A /D 转换器，实验板上的‎电位器提供‎模拟量输入‎，编制程序，将模拟量转‎换成二进制‎数字量，用8255‎的PA 口输‎出到发光二‎极管显示。

51单片机ad、da转换器[精制材料]

（1）分辨率(Res程ol）ut时io所n)需要的时间。
（2）偏移误差(O建ffs立e时tE间rro是r)D/A转换速率快慢的一个重（3）精度(Accur要速ac参率y)数越。低很。显不然同，型建号D立A时C间的越建大立，时转间换一
（4）转换速度(co般n从ve几rt个in纳g 秒sp到ee几d个) 微秒不等。若输出
（3）精度(Accuracy)
（4）转换速率/建立时间(converting speed)
（5）温度灵敏度(TemperatureSensitivity)
实操应用
3
二、DAC及其接口
（一）DAC介绍：数模转换，将一个二进制数字信号转换成与此值成正比的模拟信号。
1．DAC结构：DAC芯片上集成有D/A转换电路和辅助电路。
第三节 A/D、D/A转换器
一、模拟接口概述
在实际系统中，单片机经常要对来自控制现场的各种模拟信号进行采集和处理，如电压、电流等随时间连续变化的电量，或者是温度、压力、流量等随时间连续变化的非电量。单片机要接收这些模拟量，就要通过ADC来实现；如果单片机控制的对象需要模拟量，则要用到DAC。
（5）温度灵敏度(形Te式m是p电er流at，urDeSAeCn的si建tiv立it时y)间是很短的；若输出形式是电压，DAC的建立时间主
要是输出运算放大器所需要的响应时间。
实操应用
6
二、DAC及其接口
（一）DAC介绍：数模转换，将一个二进制数字信号转换成与此值成正比的模拟信号。
1．DAC结构：DAC芯片上集成有D/A转换电路和辅助电路。
差一般可在D／A转换器外部用电位器
调节到实最操应小用。
4
二、DAC及其接口

《MCS51与DA转换器》PPT课件

同理：10位 D/A：1 LSB=9.77mV=0.1% 满量程 12位 D/A：1 LSB=2.44mV=0.024% 满量程
根据对DAC分辨率的需要,来选定DAC的位数。
(2)建立时间（Establishing Time）
描述DAC转换快慢的参数,表明转换速度。定义：为从输入数字量到输出达到终值误差(1/2)LSB (最低有效位)时所需的时间。电流输出时间较短，电压输出的，加上I-V转换的时间，因此建立时间要长一些。快速DAC可达1s以下。
主要特性：
（1）输出电流稳定时间：1s；
（2）基准电压：VREF= -10~ +10V；
第11章 MCS-51与D/A转换器、 A/D转换器的接口
一、作业
二、MCS-51与DAC的接口
D/A转换器的原理及主要技术指标
MCS-51与8位DAC0832的接口
MCS-51与12位DAC1208的接口
非电物理量（温度、压力、流量、速度等），须经传感器转换成模拟电信号（电压或电流），必须转换成数字量，才能在单片机中处理。
DAC0832是使用非常普遍的８位D/A转换器，由于其片内有输入数据寄存器，故可以直接与单片机接口。DAC0832以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器。属于该系列的芯片还有DAC0830、DAC0831，它们可以相互代换。DAC0832主要特性：
分辨率８位；电流建立时间１μS；数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式；输出电流线性度可在满量程下调节；逻辑电平输入与TTL电平兼容；单一电源供电（＋5V～＋15V）；低功耗，20mＷ。
读P286
例11-2 内部RAM中两个长度为20的数据块，起始地址为分别为addr1和addr2，编写能把addr1和addrr2中数据从1#和2#DAC0832同步输出的程序。addr1和addr2中的数据，为绘制曲线的X、Y坐标点。

第36章 A D转换实例 51单片机开发与应用技术详解(珍藏版)PPT

第36章 A/D转换实例
• 在测控系统中，经常需要对温度、速度、压力、电流、电压等模拟量进行采集或者处理。由于单片机CPU只能对数字信号进行处理，因此，需要首先将这些模拟量信号转换成数字量信号，然后采集数据并进行分析。这便需要用到模/数转换器件，也称为A/D（Analogue/Digital）转换器。目前，市场上有很多种A/D转换器，其以体积小、功能强、误差小、功耗低、可靠性高等优点而得到广泛应用。
• A/D转换精度。对于复杂系统，一般计算系统中各环节的方和根误差。信号源阻抗、信号带宽、A/D转换器分辨率和系统的通过率都会影响误差的计算。正常情况下，A/D转换前向通道的总误差应小于等于A/D转换器的量化误差，否则选取高分辨率A/D转换器也没有实际意义。
• 孔径误差。A/D转换是一个动态的过程，需要一定的转换时间。而输入的模拟量总是在连续不断变化的，这样便造成转换输出的不确定性误差，即孔径误差。为了确保较小的孔径误差，则要求A/D转换器具有与之相适应的转换速度。否则，就应该在A/D转换器前加入采样/保持电路以满足系统要求。
• 单+5V供电； • 12位A/D转换分辨率，1/2LSB线性度； • 12位并行输出，引脚兼容TTL/CMOS电平； • 8路模拟输入通道； • 4种软件可编程输入量程：0~+5V、0~+10V、-5V~+5V、-
10V~+10V； • 6µs典型转换时间，高达100kSPS的采样速率； • 内部集成4.096V参考电压，也可以采用外部参考电压； • 可选择内部工作时钟或者外部工作时钟， • 可选择使用内部采集控制或者外部采集控制。
• 本章主要介绍了A/D转换的原理，A/D转换器的技术参数，并介绍了一个典型的8通道电压型A/D转换器。最后，本章通过一个具体的实例，介绍了如何使用51系列单片机来控制A/D转换器的读写。

51单片机AD DA转换教程

输出模拟电压的变化率表示。 D/A转换器完成一次转换所需要的
时间应包括建立时间和上升(或下降)时间两部分，它的最大值为
TTR(max) = tS + VO(max) / SR
其中 VO(max) 为输出电压的最大值。
10. 2. 5 集成 DAC 0832及其应用
D/A转换器集成电路有多种型号。下面仅以DAC0832为例来介绍集成电路 D/A 变换器。
把量化的结果用代码 (二进制或二－十进制 )表示出来，称为 “ 编码 ” 。
3. 采样－保持电路
RF
R1
ui
T
CF
+
uo
UL
当 UL为高电平时， MOS管T导通， ui 经电阻 R1和管T向电容 CF充电。当 UL为低电平时， MOS管T截止，忽略各种漏电流，电容CF上的电压得以保持。
Iout1
11
Iout2
DAC 0832 管脚分布图
D...... 7
八位输入
寄存器
D0
(1)
ILE
&
CS 1
WR1
XFER
1
WR2
八位 DAC 寄存器
(2)
VCC
UR 八位 Rf B
A/D Iout1 变换器 Iout2
－
u ＋
＋
o
AGND
DGND
运放需要外接
ADC 0832 简化电路框图
D...... 7
I2 = 4I0
I3 = 8I0
I = I0 + I1 + I2 + I3
I
R/2
-
23R 22R 21R 20R

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1. 建立时间 tS 通常以大信号工作情况下 ( 输入由
全 0 变为全 1 或者由全 1 变为全 0 ) 输出电压到达某一规定值所需要的时间定为建立时间 tS 。
这个参数的值越小越好。
建立时间最短的可达 0. 1? s 。 17
10. 2. 4 D/A转换器的主要技术指标三、D/A转换器的转换速度
D2
D3
(MSB)
最高位
R/2
-
+
uo
I0 =
VREF 23 R
I1 = 2I 0
I2 = 4I 0
I3 = 8I 0
I = I 0 + I 1 + I 2 +8 I 3
I
R/2
-
23R 22R 21R 20R
+
uo
I0
I1
I2
I3
VREF
D0
D1
(LSB)
D2
D3
(MSB)
I = I0
+ I1 + I2
D0
D1
D2
D3
iI
R
-
+
uo
S0
VREF
S1 I/16
uo =
S2
S3
每个支路
I / 8 I / 4 I / 2 电流的大小，
与有关数字量
的权重密切相
关。
IR 24
( 8 D3 + 4 D2 + 2 D1 + D0 )
11
10. 2. 3 T形解码网络D / A转换器( 以4位为例 )
DR C R BR A
第十章数 / 模、模 / 数变换器
§10. 1 概述 §10. 2 数 / 模转换器 §10. 3 模 / 数转换器
1
§10.1 概述
模拟信 A/D 号
计算机
模拟 D/A 信号
A / D ： Analog to Digital D / A ： Digital to Analog
简化原理电路
6
S
1
T1 T2
0
a
D
模拟电子开关的简化原理电路
当 D = 0 时， T2 管截止，T1 管饱和导通， S 点与地相通。
7
当 D3D2D1D0 = 1111时： I
23R 22R 21R 20R
S0 I 0 S1
I1 S2
I2 S3
I3
VREF
参考
电压 D0
D1
(LSB)
最低位
+ I3
=
VREF 23R
( D3
23 + D2 22
+ D1 21 + D0 20 ) 9
I
R/2
-
23R 22R 21R 20R
+
uo
I0
I1
I2
I3
VREF
D0
D1
(LSB)
D2
D3
(MSB)
uo = - IR / 2
=
-
VREF 24
( 8 D3
+ 4 D2
+ 2 D1
+
D100 )
10. 2. 2 权电流网络型 D / A 转换器：
D/A转换器集成电路有多种型号。下面仅以DAC0832为例来介绍集成电路 D/A 变换器。
I
23R 22R 21R 20R
S0 I0 S1
I1 S2
I2 S3
I3
VREF
D0
D1
(LSB)
D2
D3
(MSB)
R/2
-
+
uo
所谓“权电阻”，
是指电阻值的大小，与有关数字量的权重密切相关。
4
10. 2. 1 权电阻网络型 D / A 转换器：
I
23R 22R 21R 20R S0 I0 S1 I1 S2 I2 S3 I3
UR
R3
R2
R1
R0
2R 2R 2R 2R 2R
RF
S3
S2
S1
S0
0 I3 0 I2 1 I1 1 I0
I
D3
D2
D1 D0
?
A+
uo
+
通过详细的推导分析，
即可获得模拟输出电压 uo 与数
字量以及电路中其它参数的关系。
12
DR C R BR A
UR
R3
R2
R1
R0
2R 2R 2R 2R 2R
RF
2. 转换速率 SR 转换速率 SR 以大信号工作状态下
输出模拟电压的变化率表示。 D/A转换器完成一次转换所需要的
时间应包括建立时间和上升(或下降)时间两部分，它的最大值为
TTR(max) = tS + VO(max) / SR
其中 VO(max) 为输出电压的最大值。
18
10. 2. 5 集成 DAC 0832及其应用
造成转换误差的原因主要有：参考电压 VREF的波动；运算放大器的零点漂移；
模拟开关的导通内阻和导通电压；
电阻网络中的电阻值偏差；…... 16
10. 2. 4 D/A转换器的主要技术指标
三、D/A转换器的转换速度
为了便于定量地描述D/A转换器的转换速度，定义了建立时间 tS 和转换速率 SR两个参数。
S3
S2
S1
S0
0 I3 0 I2 1 I1 1 I0
I
D3
D2
D1 D0
-?
A+
uo
+
I = I3 + I2 + I1 + I0
=
UR 2R
D3
+
UR 4R
D2
+
UR 8R
D1
+
UR 16R
D0
=
UR 16R
( 8D3
+
4D2
+
2D1
+ 1D0 )
u o = - UR RF ( 8D3 + 4D2 + 2D1 + 1D0 )
例如，对一个十位D/A转换器来说，
1 210 － 1
＝
1 1023
＝ 0. 001
15
7. 2. 4 D/A转换器的主要技术指标
二、转换误差
转换误差通常用输出电压满刻刻度FSR ( Full Scale Range ) 的百分数表示。例如，给出转换误差为 1 LSB ，这就表示输出模拟电压的绝对误差等2于输入数字代码为 00…01 时输出电压的一半。
VREF
D0
D1
(LSB)
D2
D3
(MSB)
R/2
-
+
uo
电子开关：
Dn = 1 时， Sn 接VREF ；
Dn = 0 时， Sn 接地端。
5
S
0
T1 T2
1 当 D = 1 时， T2 管饱
a
和导通， T1 管截止，
D
模拟电子开关的
S 点与 a 点相通，而 a 点在电路中和VREF 连。Biblioteka 16R13D0 D1
D2
D3 iI
RF
-?
A+
uo
+
S0
S1
S2
S3
I 16
I 16
I/8 I/4 I/2
2R 2R 2R 2R 2R
倒T型电阻网络 D / A转换器
R
R
R
UR I
14
10. 2. 4 D/A转换器的主要技术指标一、分辨率
用输入数字量的有效位数来表示分辨率。
此外，也可以用D/A转换器能够分辨出来的最小输出电压 (此时输入的数字代码只有最低有效位为 1，其余各位都是 0 ) 与最大输出电压 (此时输入的数字代码所有各位全是 1 ) 之比来给出分辨率。
2
§10. 2 数 / 模转换器 ( DAC ) 10. 2. 1 权电阻网络型 10. 2. 2 权电流型 10. 2. 3 T型电阻网络型 10. 2. 4 D/A变换器的主要技术指标 10. 2. 5 集成 DAC 0832及其应用
3
10. 2. 1 权电阻网络型 D / A 转换器：