51單片機與D/A接口設計詳解

D/A轉換器輸入的是數字量，經(jīng)轉換后輸出的是模擬量。有關(guān)D/A轉換器的技術(shù)性能指標很多，例如絕對精度、相對精度、線(xiàn)性度、輸出電壓范圍、溫度系數、輸入數字代碼種類(lèi)(二進(jìn)制或BCD碼)等。

1) 分辯率

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(guān)。如果數字量的位數為n，則D/A轉換器的分辨率為2-n。這就意味著(zhù)數/模轉換器能對滿(mǎn)刻度的2-n輸入量作出反應。

2) 建立時(shí)間

建立時(shí)間是描述D/A轉換速度快慢的一個(gè)參數，指從輸入數字量變化到輸出達到終值誤差±(1/2)LSB(最低有效位)時(shí)所需的時(shí)間。通常以建立時(shí)間來(lái)表示轉換速度.

轉換器的輸出形式為電流時(shí)，建立時(shí)間較短;輸出形式為電壓時(shí)，由于建立時(shí)間還要加上運算放大器的延遲時(shí)間，因此建立時(shí)間要長(cháng)一點(diǎn)。但總的來(lái)說(shuō)，D/A轉換速度遠高于A(yíng)/D轉換速度，快速的D/A轉換器的建立時(shí)間可達1 μs。

3) 接口形式

D/A轉換器與單片機接口方便與否，主要決定于轉換器本身是否帶數據鎖存器。有兩類(lèi)D/A轉換器，一類(lèi)是不帶鎖存器的，另一類(lèi)是帶鎖存器的。對于不帶鎖存器的D/A轉換器，為了保存來(lái)自單片機的轉換數據，接口時(shí)要另加鎖存器，因此這類(lèi)轉換器必須在口線(xiàn)上;而帶鎖存器的D/A轉換器，可以把它看作是一個(gè)輸出口，因此可直接在數據總線(xiàn)上，而不需另加鎖存器。

典型D/A轉換器芯片DAC0832

DAC0832是一個(gè)8位D/A轉換器。單電源供電，從+5 V～+15 V均可正常工作?；鶞孰妷旱姆秶鸀?plusmn;10 V;電流建立時(shí)間為1 μs;CMOS工藝，低功耗20 mW。

DAC0832轉換器芯片為20引腳，雙列直插式封裝，其引腳排列圖如圖所示。DAC0832內部結構框圖如圖所示。 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(shí)，數據輸入可以采用兩級鎖存(雙鎖存)形式，或單級鎖存(一級鎖存，一級直通)形式，或直接輸入(兩級直通)形式。

此外，由三個(gè)與門(mén)電路組成寄存器輸出控制邏輯電路，該邏輯電路的功能是進(jìn)行數據鎖存控制，當=0時(shí)，輸入數據被鎖存;當=1時(shí)，鎖存器的輸出跟隨輸入的數據。

D/A轉換電路是一個(gè)R-2R T型電阻網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現8位數據的轉換。對各引腳信號說(shuō)明如下：

(1) DI7～DI0：轉換數據輸入。

(2) CS：片選信號(輸入)，低電平有效。

(3) ILE：數據鎖存允許信號(輸入)，高電平有效。

(4) WR：第1寫(xiě)信號(輸入)，低電平有效。

上述兩個(gè)信號控制輸入寄存器是數據直通方式還是數據鎖存方式，當ILE=1和 WR1 =1=0時(shí)，為輸入寄存器直通方式;當ILE=1和WR1 =1時(shí)，為輸入寄存器鎖存方式。

(5) WR2 =1：第2寫(xiě)信號(輸入)，低電平有效。

(6) XFER：數據傳送控制信號(輸入)，低電平有效。

上述兩個(gè)信號控制DAC寄存器是數據直通方式還是數據鎖存方式，當 WR2=0和XFER=0時(shí)，為DAC寄存器直通方式;當WR2=1和XFER=0時(shí)，為DAC寄存器鎖存方式。

(7) Iout1：電流輸出1。

(8) Iout2：電流輸出2。

DAC轉換器的特性之一是：Iout1+Iout2=常數。

(9) Rfb：反饋電阻端。

DAC 0832是電流輸出，為了取得電壓輸出，需在電壓輸出端接運算放大器，Rfb即為運算放大器的反饋電阻端。運算放大器的接法如圖7.31所示。

(10) Vref：基準電壓，其電壓可正可負，范圍是-10 V～+10 V。

(11) DGND：數字地。

(12) AGND：模擬地。