一种16位高速数模转换器_DAC_的设计与实现
dac类型及原理
dac类型及原理
DAC（Digital to Analog Converter，数模转换器）是一种将数字信号转换为模拟信号的电子设备。
根据不同的分类标准，DAC可以有多种类型，同时其工作原理也各具特点。
按输出信号的类型分类：
电压输出型DAC：输出电压与输入数字量成正比。
电流输出型DAC：输出电流与输入数字量成正比。
按转换方式分类：
间接DAC：先将输入的数字量转换为中间变量（如时间、频率等），然后再把这些中间变量转换为模拟量。
直接DAC：直接将数字量转换为模拟量，一般通过并联电阻网络实现。
按开关电路分类：
权电阻网络DAC：通过不同权值的电阻网络将数字量转换为模拟量。
T型电阻网络DAC：利用T型电阻网络实现数字到模拟的转换。
电流导向型DAC：通过电流源和开关网络实现数字到模拟的转换。
权电流型DAC：利用不同权值的电流源实现数字到模拟的转换。
DAC的工作原理主要基于权电阻网络或电流源网络。
以权电阻网络为例，假设有一个N位的数字输入，那么可以将这个输入分为N个二进制位，每一位都对应一个权值电阻。
当某一位为1时，对应的权值电阻就接入电路，否则就断开。
这样，通过控制每一位的接入状态，就可以得到不同的电阻组合，从而得到不同的输出电压。
电流源网络的工作原理类似，只是将电阻替换为电流源。
DAC电路原理范文
DAC电路原理范文DAC（Digital-to-Analog Converter）是一种将数字信号转换为模拟信号的电路。
在数字系统中，所有的信息都以二进制形式表示，但在很多应用中，需要将数字信号转换为模拟信号以供模拟电路处理。
DAC电路的原理是通过一系列的操作将数字信号转换为模拟信号，并以连续的方式输出。
首先是采样和保持。
在数字系统中，信号以离散的形式存在，而模拟信号是连续的。
因此，为了将数字信号转换为模拟信号，首先需要对数字信号进行采样和保持。
采样是指周期性地测量数字信号的取样值。
采样的频率决定了数字信号的准确性和模拟信号的带宽。
保持是指在每次采样后，将采样值保持不变，直到下一次采样。
这样可以保证在数字信号转换为模拟信号的过程中，每个采样值都能得到正确的转换。
其次是数字到模拟转换。
数字信号是由一系列二进制位组成的，而模拟信号是连续的。
因此，需要将数字信号转换为连续的模拟信号。
这个过程依赖于基于电流或电压的电路。
最常见的方法是使用PWM（PulseWidth Modulation）电路，将数字信号转换为模拟信号。
PWM电路通过调整脉冲的宽度和频率，实现对模拟信号的精确控制。
宽度和频率的变化决定了模拟信号的幅度和波形。
在DAC电路中，PWM电路输出的信号经过一个低通滤波器，以去除高频成分，得到模拟信号。
低通滤波器通常是一个RC滤波器，用于滤除PWM信号中的高频噪声，使得输出信号更接近连续的模拟信号。
除了PWM电路，还有其他一些方法可以实现DAC电路。
例如，R-2R网络是一种常见的DAC电路，通过一系列的电阻，将二进制数字信号转换为模拟电压信号。
Delta-sigma（ΔΣ）调制器是一种高精度的DAC电路，可以实现高质量的模拟信号输出。
此外，数字对比器DAC和阵列DAC也是常见的DAC电路设计。
总结来说，DAC电路通过采样和保持、以及数字到模拟转换的步骤，实现了将数字信号转换为模拟信号的功能。
不同的DAC电路设计有不同的原理和工作方式，但最终的目标都是将数字信号转换为连续的模拟信号，供模拟电路处理和输出。
dac幅度调节电路
dac幅度调节电路
DAC（数字模拟转换器）幅度调节电路是一种常见的电路，用于调节模拟信号的幅度。
它可以将数字信号转换为相应的模拟信号，并通过对电压或电流进行调节，实现对信号幅度的精确控制。
在DAC幅度调节电路中，最常用的电路是运放反相放大器。
它由一个运放和几个电阻组成，可以将输入信号放大并反向输出。
通过调节反馈电阻的大小，可以改变放大倍数，从而实现对信号幅度的调节。
除了运放反相放大器，还可以使用其他电路来实现DAC幅度调节，比如运放非反相放大器、运放突变电容电路等。
这些电路都有各自的特点和应用场景，可以根据实际需求选择合适的电路。
在实际应用中，DAC幅度调节电路广泛用于音频设备、通信设备、仪器仪表等领域。
例如，在音频设备中，可以使用DAC幅度调节电路来控制音量大小，实现音频信号的放大和衰减。
在通信设备中，可以使用DAC幅度调节电路来控制信号的幅度，实现信号的调制和解调。
DAC幅度调节电路是一种重要的电路，可以实现对模拟信号幅度的精确调节。
它在各种电子设备中都有广泛的应用，为实现高质量的信号处理提供了有效的手段。
通过合理选择电路和调节参数，可以达到预期的信号处理效果，提升设备性能和用户体验。
dac的原理及应用
DAC的原理及应用1. 什么是DACDAC是数字模拟转换器（Digital-to-Analog Converter）的缩写，它是一种电子设备，用于将数字信号转换为模拟信号。
数字信号是离散的，它由一系列二进制数据表示，而模拟信号是连续的，它用电压或电流的变化表示。
DAC将数字信号转换为模拟信号的过程是通过将数字信号的离散值映射到模拟信号的连续值来完成的。
DAC是数字系统和模拟系统之间的桥梁，它在很多领域都有广泛应用，如音频处理、通信系统、仪器仪表等。
2. DAC的工作原理DAC的工作原理可以简单分为两个步骤：数字信号的采样和信号的重构。
2.1 数字信号的采样数字信号的采样是将连续的模拟信号按照一定的时间间隔进行采样，得到一系列离散的采样值。
在DAC中，一般使用的采样方法是脉冲编码调制（Pulse Code Modulation，PCM）。
PCM是一种常用的数字音频编码方式，它将模拟音频信号按照一定的采样频率和位深度进行采样，并将采样值转换为二进制数据表示。
2.2 信号的重构在DAC中，信号的重构是指将采样得到的离散信号恢复为连续的模拟信号。
这一步骤通过使用插值算法或者模拟滤波器来实现。
插值算法通过根据离散信号间的关系来估计未知的连续信号值，从而实现信号的连续化。
模拟滤波器则通过滤除高频噪声和保留有效信号部分来重构信号。
3. DAC的应用DAC在很多领域都有着重要的应用。
下面列举了一些常见的DAC应用领域：3.1 音频处理音频处理是DAC的主要应用之一。
在数字音频系统中，DAC被用来将数字音频信号转换为模拟音频信号，以驱动扬声器和耳机。
DAC的性能对音频质量有着决定性的影响，因此在这个领域中，高性能的DAC是至关重要的。
3.2 通信系统在通信系统中，DAC用于将数字信号转换为模拟信号，以进行信号调制和解调。
在数字调制解调器中，DAC用于将数字基带信号转换为模拟中频信号。
高速率的通信系统通常需要高性能的DAC来实现准确和高效的信号转换。
使用DAC进行设计
使用DAC进行设计我们必须认识到，DAC 不过是电路设计众多“链路”当中的一条。
任何电路板的“链条”是否强健取决于每条链路是否强健，因此本文将着重介绍DAC 电路强健的设计实践方法。
我们首先会讨论系统架构及如何根据关键特性选择 DAC。
然后将介绍一些设计方针，包括如何使用参考电压和输出调节。
本文最后将介绍噪声抵御技术和 PCB 布局的最佳范例。
架构与DAC选择建造房屋外墙前，必须先打好地基。
对电子工程师而言，这个地基就是电路架构。
在军事、航空及其它应用中，都是以高水平的系统规格为标准来创建架构的。
即使简单应用没有系统规格，每个设计师如能了解 DAC 在系统架构中的运作方式，也会受益匪浅。
了解架构的一种简单方法就是绘制架构的框图。
参看图 1，它是一幅说明了如何设计手持式音频播放器的简单框图。
（图 1 – 架构框图），微控制器会控制并将数据发送至 DAC。
DAC 则会根据输入数据代码将模拟电压输出至音频放大器，以调整音量/增益。
然后，音频放大器将以 DAC的增益设置来驱动扩音器。
从这幅简单的框图中可以看出，DAC 需要具备以下特征：- I2C 接口- 转换速率很快，足以支持 20Hz-20KHz 的音频范围- 5V电源电压轨- 符合各电池源的电源效率确定关键要求后，设计师就可以开始选择合适的 DAC。
选择 DAC 时，设计师应查阅多个厂商的数据表，并用荧光笔标记出符合上述要求的所有关键特性。
DAC 特性包含在数据表的电气特性表格中，并按如静态性能、输出特性、电源要求和动态特性等类别分类显示。
本链接给出了典型的 DAC 数据表 (/ds/DA/DAC121S101.pdf)示意。
接下来我们将了解典型应用中使用的某些重要参数。
接口在许多应用中，微控制器、FPGA/CPLD 或其它处理器产生输入数据代码。
且更为重要的是，设计团队通常会先选择处理器或微控制器，再选择电路板上的其它组件。
什么是权电阻网络DAC(数模转换器)
什么是权电阻网络DAC（数模转换器）
一个多位二进制数中每一位的1所代表的数值大小称为这一位的权。
如果一个n位二进制数用
表示，则最高位（MSB）到最低位（LSB）的权依次为。
1.电路结构及原理
下图是4位权电阻网络D/A转换器的原理图，它由权电阻网络、4个模拟开关和1个求和放大器组成。
S0--S3为模拟开关，它们的状态分别受输入代码di 的取值控制，di =1 时开关接参考电压VREF 上，此时有支路电流Ii 流向求和放大器；di =0 时开关接地，此时支路电流为零。
求和放大器是一个接成负反馈的运算放大器。
为了简化分析计算，可以把运算放大器近似地看成理想放大器——即它的开环放大倍数为无穷大，输入电流为零（输入电阻为无穷大），输出电阻为零。
当同相输入端V+ 的电位高于反相输入端V- 的电位时，输入端对地电压v0 为正；当V-高于V+ 时，v0 为负。
当参考电压经电阻网络加到V- 时，只要V- 稍高于V+ 时，便在v0 产生很负的输出电压。
在认为运算放大器输入电流为零的条件下可以得到：
2.电路优缺点
优点：结构比较简单，所用的电阻元件数很少。
缺点：各个电阻阻值相处较大，尤其在输入信号的位数较多时，这个问题更加突出。
要想在极为宽广的阻值范围内保证每个电阻都有很高的精度是十分困难的，尤其对制作集成电路更加不利。
为了克服这个缺点，可以采用双级权电阻网络（有兴趣可查阅参考资料）。
或者采取其他形式D/A转换器。
dac的工作原理
dac的工作原理
DAC（数模转换器）是一种电子设备，用于将数字信号转换
为模拟信号。
它是数字系统和模拟系统之间的桥梁，将数字信息转化为模拟信号的形式，以便在模拟电路中进行处理和传输。
DAC的工作原理基于脉冲宽度调制（PWM）技术。
在DAC 中，数字信号由一系列二进制位表示，每个二进制位称为一个比特。
这些二进制位通常以二进制补码的形式表示，其中最高位是符号位，其余位表示数值。
DAC根据输入的二进制信号
生成一个由模拟电压或电流表示的输出信号。
DAC工作过程如下：首先，输入的数字信号被DAC控制器解码并转化为一个数字数值。
然后，这个数字数值通过一个数字滤波器平滑处理。
接下来，DAC根据解码后的数字数值，以
一定的采样率和时钟频率，生成一系列脉冲信号。
这些脉冲信号的脉宽和时间间隔代表了输入信号的数值。
最后，这些脉冲信号通过一个低通滤波器，将脉冲信号转换为连续的模拟电压或电流信号。
需要注意的是，DAC的性能受到许多因素的影响，包括分辨率、采样率、时钟精度和电压参考等。
分辨率指的是DAC能
够表示的不同输出电平的数量，通常以比特为单位来衡量。
采样率指的是DAC生成输出信号的速率，以每秒采样点数（SPS）为单位来表示。
时钟精度是衡量DAC时钟源的稳定
性和准确性的指标，而电压参考则决定了DAC输出信号的范
围和精度。
总而言之，DAC通过将数字信号转换为模拟信号，实现了数字系统与模拟系统之间的互通。
它在各种应用中发挥着重要的作用，比如音频和视频处理、通信系统、自动控制等。
基于PWM的DAC实现
2PWM到DAC电压输出的电路实现根据图2的结构，图3是最简单的实现方式。
图3中，PWM波直接从MCU的PWM 引脚输出，该电路没有基准电压，只通过简单的阻容滤波得到DAC的输出电压。
R1和C 1的具体参数可根据式(2)的第2部分的一次谐波频率来选择，实际应用中一般选择图2中阻容滤波器的截止频率为式(2)的基波频率的1/4左右。
图3的PWM波的VH和VL受到MCU输出高低电平的限制，一般情况下VL不等于0 V，VH也不等于VCC。
例如，对于单片机AT89C52［2,3］，当VCC为＋5 V时，VH和VL分别为4.5 V和0.45 V左右，而且该数值随着负载电流和温度而变化。
根据式(2)的直流分量可知，DAC电压输出只能在0.45~ 4.5 V之间变化，而且随负载电流和环境温度变化，精度很难保证。
由于该电路的变化部分精度不高，没有必要采用高分辨率的PW M输出，8位即可。
另外图2的DAC输出的负载能力也比较差，只适合与具有高输入阻抗的后续电路连接。
因此，图3的电路只能用在对DAC输出精度要求不高、负载很小的场合。
对精度和负载能力要求较高的场合，需要对图3的电路进行改进，增加基准电压、负载驱动等电路。
图4的电路在图3电路的基础上增加了开关管T1、基准电压源LM3365和输出放大器TL V2472。
MCU从A点输出的PWM波驱动T1的栅极，T1按照PWM的周期和占空比进行开关。
T1为低导通电阻和开关特性好的开关管，如IRF530［4］，其典型导通电阻小于0.16 Ω，而截止电阻却非常大，与T1并联的为基准电压LM3365。
图4的B点将得到理想的PWM波形，即：VH=5 V，VL=0 V，波形为方波。
A点的PWM波，经过整形得到B点理想PWM波，B点的PWM波再经过两级阻容滤波在C点得到直流分量，即M CU输出的调制PWM波在C点得到解调，实现了DAC功能。
根据式(2)可知，C点的电压为(5 ×n/N)V，为0～5 V之间的电压。