D/A與A/D轉換器你要知道的都在這里了

　　一、D/A轉換器的基本原理及分類(lèi)

　　T型電阻網(wǎng)絡(luò )D/A轉換器 ：

　　二：輸出電壓與數字量的對應關(guān)系

　　三：D/A轉換器的主要性能指標

　　1、分辨率

　　分辨率是指輸入數字量的最低有效位(LSB)發(fā)生變化時(shí)，所對應的輸出模擬量(電壓或電流)的變化量。它反映了輸出模擬量的最小變化值。

　　分辨率與輸入數字量的位數有確定的關(guān)系，可以表示成FS / 2^n 。FS表示滿(mǎn)量程輸入值，n為二進(jìn)制位數。對于5V的滿(mǎn)量程，采用8位的DAC時(shí)，分辨率為5V/256=19.5mV;當采用12位的DAC時(shí)，分辨率則為5V/4096=1.22mV。顯然，位數越多分辨率就越高。

　　2、線(xiàn)性度

　　線(xiàn)性度(也稱(chēng)非線(xiàn)性誤差)是實(shí)際轉換特性曲線(xiàn)與理想直線(xiàn)特性之間的最大偏差。常以相對于滿(mǎn)量程的百分數表示。如±1%是指實(shí)際輸出值與理論值之差在滿(mǎn)刻度的±1%以?xún)?/p>

　　3、絕對精度和相對精度

　　絕對精度(簡(jiǎn)稱(chēng)精度)是指在整個(gè)刻度范圍內，任一輸入數碼所對應的模擬量實(shí)際輸出值與理論值之間的最大誤差。絕對精度是由DAC的增益誤差(當輸入數碼為全1時(shí)，實(shí)際輸出值與理想輸出值之差)、零點(diǎn)誤差(數碼輸入為全0時(shí)，DAC的非零輸出值)、非線(xiàn)性誤差和噪聲等引起的。絕對精度(即最大誤差)應小于1個(gè)LSB。

　　相對精度與絕對精度表示同一含義，用最大誤差相對于滿(mǎn)刻度的百分比表示。

　　4、建立時(shí)間

　　建立時(shí)間是指輸入的數字量發(fā)生滿(mǎn)刻度變化時(shí)，輸出模擬信號達到滿(mǎn)刻度值的±1/2LSB所需的時(shí)間。是描述D/A轉換速率的一個(gè)動(dòng)態(tài)指標。

　　電流輸出型DAC的建立時(shí)間短。電壓輸出型DAC的建立時(shí)間主要決定于運算放大器的響應時(shí)間。根據建立時(shí)間的長(cháng)短，可以將DAC分成超高速(<1μS)、高速(10～1μS)、中速(100～10μS)、低速(≥100μS)幾檔。

　　應當注意，精度和分辨率具有一定的聯(lián)系，但概念不同。DAC的位數多時(shí)，分辨率會(huì )提高，對應于影響精度的量化誤差會(huì )減小。但其它誤差(如溫度漂移、線(xiàn)性不良等)的影響仍會(huì )使DAC的精度變差。

　　四：芯片實(shí)例

　　1：DAC0832

　　DAC0832是使用非常普遍的8位D/A轉換器，由于其片內有輸入數據寄存器，故可以直接與單片機接口。DAC0832以電流形式輸出，當需要轉換為電壓輸出時(shí)，可外接運算放大器。屬于該系列的芯片還有DAC0830、DAC0831，它們可以相互代換。DAC0832主要特性：

　　分辨率8位;

　　電流建立時(shí)間1μS;

　　數據輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通方式;

　　輸出電流線(xiàn)性度可在滿(mǎn)量程下調節;

　　邏輯電平輸入與TTL電平兼容;

　　單一電源供電(+5V～+15V);

　　低功耗，20mW。

　　pin description:

　　2:DAC0832三種工作方式

　　1、單緩沖工作方式

　　此方式適用于只有一路模擬量輸出，或有幾路模擬量輸出但并不要求同步的系統。

　　即：默認 CS = XFER = 0， ILE = 1; WR單獨控制。 緩沖僅由WR單獨控制。

　　1.1 單極性模擬輸出

　　1.2：雙極性模擬輸出電壓

　　雙極性輸出時(shí)的分辨率比單極性輸出時(shí)降低1/2，這是由于對雙極性輸出而言，最高位作為符號位，只有7位數值位

　　2、雙緩沖工作方式

　　多路D/A轉換輸出，如果要求同步進(jìn)行，就應該采用雙緩沖器同步方式 。

　　即：默認 CS = 0 ILE = 1 ; WR 和 XFER都單獨控制， 緩沖由WR和XFER兩個(gè)控制。

　　3、直通工作方式

　　當DAC0832芯片的片選信號CS、寫(xiě)信號WR、及傳送控制信號XFER 的引腳全部接地，允許輸入鎖存信號ILE引腳接+5V時(shí)，DAC0832芯片就處于直通工作方式，數字量一旦輸入，就直接進(jìn)入DAC寄存器，進(jìn)行D/A轉換。

　　即： CS = WR = XFER = 0， ILE = 1;

　　A/D轉換器

　　一、逐次逼近式ADC的轉換原理

　　二、雙積分式ADC的轉換原理

　　三、A/D轉換器的主要技術(shù)指標

　　1、分辨率

　　ADC的分辨率是指使輸出數字量變化一個(gè)相鄰數碼所需輸入模擬電壓的變化量。常用二進(jìn)制的位數表示。例如12位ADC的分辨率就是12位，或者說(shuō)分辨率為滿(mǎn)刻度FS的1/ 2^n 。一個(gè)10V滿(mǎn)刻度的12位ADC能分辨輸入電壓變化最小值是10V×1/ 2^12 =2.4mV。

　　2、量化誤差

　　ADC把模擬量變?yōu)閿底至?，用數字量近似表示模擬量，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為量化。量化誤差是ADC的有限位數對模擬量進(jìn)行量化而引起的誤差。實(shí)際上，要準確表示模擬量，ADC的位數需很大甚至無(wú)窮大。一個(gè)分辨率有限的ADC的階梯狀轉換特性曲線(xiàn)與具有無(wú)限分辨率的ADC轉換特性曲線(xiàn)(直線(xiàn))之間的最大偏差即是量化誤差。

　　3、偏移誤差

　　偏移誤差是指輸入信號為零時(shí)，輸出信號不為零的值，所以有時(shí)又稱(chēng)為零值誤差。假定ADC沒(méi)有非線(xiàn)性誤差，則其轉換特性曲線(xiàn)各階梯中點(diǎn)的連線(xiàn)必定是直線(xiàn)，這條直線(xiàn)與橫軸相交點(diǎn)所對應的輸入電壓值就是偏移誤差。

　　4、滿(mǎn)刻度誤差

　　滿(mǎn)刻度誤差又稱(chēng)為增益誤差。ADC的滿(mǎn)刻度誤差是指滿(mǎn)刻度輸出數碼所對應的實(shí)際輸入電壓與理想輸入電壓之差。

　　5、線(xiàn)性度

　　線(xiàn)性度有時(shí)又稱(chēng)為非線(xiàn)性度，它是指轉換器實(shí)際的轉換特性與理想直線(xiàn)的最大偏差。

　　6、絕對精度

　　在一個(gè)轉換器中，任何數碼所對應的實(shí)際模擬量輸入與理論模擬輸入之差的最大值，稱(chēng)為絕對精度。對于A(yíng)DC而言，可以在每一個(gè)階梯的水平中點(diǎn)進(jìn)行測量，它包括了所有的誤差。

　　7、轉換速率

　　ADC的轉換速率是能夠重復進(jìn)行數據轉換的速度，即每秒轉換的次數。而完成一次A/D轉換所需的時(shí)間(包括穩定時(shí)間)，則是轉換速率的倒數。

　　四：AD080X demo

　　PIN5 如果采用中斷方式通知CPU，則接外部中斷， 否則 5可懸空，延時(shí)直接讀取即可。

　　啟動(dòng)時(shí)序圖如下：

　　code demo:

　　[cpp] view plain copy print?

　　void Launch()

　　{

　　CS = 0;

　　WR = 1; WR = 0; WR = 1;

　　/*Waiting for INTR goto 0*/

　　}

　　讀取時(shí)序圖：

　　code demo:

　　[cpp] view plain copy print?

　　void ReadAD()

　　{

　　/* INTR had goto 0*/

　　CS = 0;

　　RD = 1; RD = 0; /*delay*/ RD = 1;

　　/* READ */

　　}