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2.3.3.1 8位DAC0832介绍

1）电器指标

（a）电源电压           17V

（b）除输入端的任意端电压    VCC～GND

（c）控制输入端电压     -0.3～+15V

（d）工作温度      -40～85    民品    -55～125    军品

（e）储存温度      -65～150 

2）D/A转换器DAC0832的结构特点

DAC0832是一种8位的D/A转换器芯片，有两路差动电流信号输出，其数字量输入端具有双重缓冲功能，可由用户按双缓冲、单缓冲及直通方式进行线路连接，实现数字量的输入控制，特别是用于要求几个模拟量同时输出的场合，与微处理器的接口非常方便。

DAC0832的规格与参数

DAC0832的规格与参数如下：

①分辨率为8位；

②转换时间约1us；

③输入电平符合TTL电平标准；

④功耗为20mW。

图 8.2.1是集成D/A转换芯片DAC0832（及DAC0830和DAC0831）的内部结构图。图8.2.2是其引脚图。其内部包括一个8位输入寄存器、一个8位DAC寄存器、一个8位D/A变换器和有关控制逻辑电路组成。其中的8位D/A变换器是如图8.1.1所示的R-2R T形电阻网络式的。这种D/A变换器在改变基准电压VREF的极性后输出极性也改变。所有输入均与TTL电平兼容。

在使用时，可以采用双缓冲方式（利用两个寄存器），也可以采用单缓冲方式（只用一级锁存，另一级直通），还可以采用直通方式。

DAC0832只需要一组供电电源，其值可以在+5V~+10V范围内。

DAC0832的基准电压VREF=-10V~+10V，因而可以通过改变VREF的符号来改变输出极性。但AD1408等模拟输出电压只能是一个方向，因为其基准电压极性不允许改变。

2.3.3.2 DAC0832的工作方式

DAC0832有以下工作方式：

1）直通方式。如果DAC0832的两个8位寄存器都处于直通状态（输出跟随输入变化），即为直通方式。这时由DI7~DI0输入的数据可以直接进入DAC寄存器进行D/A转换。

3）双缓冲方式。如果两个8位寄存器都处于受控方式，即为双缓存方式。在这种方式下CPU分别控制两个缓冲寄存器的工作状态，数据输出要通过两步操作才能完成。例如，当DAC0832工作于双缓冲工作方式，它在DAC寄存器输出前一个数据的同时，可将下一个数据送入输入寄存器，能有效地提高转换速度。此外，两级缓冲方式还能够在多个转换器分时进行D/A转换时，同时输出模拟电压，达到同步输出的目的。这种方式多用于2路以上模拟输出，其中每一路都有独立的D/A转换装置，并且要求同步输出转换结果的电路。

2.3.3.3 DAC0832的单极性输出

DAC0832以单缓冲方式与8086CPU相连接的电路如图4-17所示。由于DAC0832内部有8位数据输入寄存器，可以锁存CPU输出的数据，因此数据总线直接连接到DAC0832的DI7~DI0上。按单缓冲方式工作，ILE接+5V,/WR2接

START：MOV DX， 300H

        MOV AL，  7FH

        OUT DX，  AL

        HLT

上述方法只能实现单级性输出，即VOUT只可能或者为正，或者为负。要实现VOUT可正可负的双性输出，须在编码和电路方面作些更改，下面叙述三种方法。不同的方法采用不用的编码。下面先讨论编码。

1）编码

编码是用一组规则来表示信息的方法。在双极性A/D和D/A转换中，可以采用不同的编码。常用的编码有三种，即符号—数值码、2的补码和偏移二进制码。表8.3.1列出了四位二进制数的这三种编码。

（1）符号—数值码

在这种编码中最高位是符号位，对于正基准，0表示正，1表示负（以下只用正基准）。其余三位表示数值的大小，与原码相同。

（2）2的补码

这是人们很熟悉的一种编码。其最高位是符号位，0表示正，1表示负，其余三位表示数值。若数不为负，与原码表示相同。若数小于0，则符号位不动，其余各位取反，然后在最低位加1。

（3）偏移二进制码

只要将2的补码的符号位取反，就得到偏移二进制码。设D补和D偏分别代表的二的补码和偏移二进制码，设n代表编码的总位数，由表8.3.1可得

2）用偏移二进制码实现DAC双极性输出

图8.3.1是这种方法的电路图。由式（8.1.6）可知 码。可见，在图8.3.1中，若给DAC0832输入偏移二进制码，便实现了双极性输出。

3）用切换基准电压的方法实现双极性输出

图8.3.2是用切换基准电压的方法来实现DAC双极性输出的原理图。图中运放A1和A3用作跟随器，它们的输出等于输入。运放A2用作反相器，其输出与输入大小相等符号相反。模拟开关K受数字量的最高位 的控制。当D7=0时，K倒向“0”， 的输出 ,使DAC0832的基准电压为负。当D7=1时，K倒向“1”,V3=VR,使DAC0832的基准电压为正。

DAC0832的D7接地，因此DAC0832接受的是原码。DAC0832连同A4组成单极性输出DAC。来自CPU的符号-数值码的D7只用于控制模拟开关K，改变VREF的极性。从而实现双极性输出。

应该强调，图8.3.2中的DAC不可用权电阻型（电流输出型，例如DAC0800）。

4）用输出反相的办法实现双极性输出

图8.3.3是用输出反相法实现D/A变换双极性输出的电路图。与图8.3.2有相似之处。图8.3.3中，DAC0832的D7接地，由DAC0832和运放A1组成单极性输出转换器，其输出为V01。A2用作反相器，其输出V02=-V01。来自单片机的符号-数值码得最高位D7控制模拟开关K。 用权电阻型DAC，如DAC0800等，也可用T电阻型DAC，因为不需改变基准电压极性。

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转载：http://www.go-gddq.com/html/ZongHe-QiTabhdl/2011-04/618693.htm

本文所述电路为一种双极性、精密DAC配置，采用精密乘法DAC AD5450 / AD5451 / AD5452 / AD5453 和低噪声 运算放大器 AD8066 。DAC是核心可编程元件， 放大器 选择则决定精度或速度性能。对于精密、高精度、低噪声应用，可以用AD8066等双路运算放大器来提供电流电压转换和信号调理。驱动VREF输入需采用 ADR01 等低噪声基准电压源，利用一个低噪声、低带宽输出放大器则可获得最佳输出噪声性能。该电路的主要优势：基准电压输入阻抗恒定、恒定，并且VREF可以超过DAC VDD电源电压。

图1：双极性精密直流转换

　　电路描述

　　在许多应用中，可能需要产生全四象限乘法操作或双极性输出摆幅，如图1所示。利用以A1和A2表示的一个双路放大器和一些外部 电阻 即可轻松实现。在该电路中，放大器A1执行电流至电压转换，第二个放大器A2提供两倍的增益。利用基准电压提供的偏置电压使外部放大器偏置，便可实现全四 象限乘法操作。在直流应用中，驱动基准输入的适用基准电压源是ADR01，这是一款高精度、高稳定性、10 V精密基准电压源。基准电压源的温度系数和长期漂移性能均为要求高精度转换应用的主要考虑因素，所以是此类应用的理想器件。

　　AD5450/51/52/53均采用5 V CMOS工艺设计，电源电压VDD为2.5 V至5.5 V。AD5450/51/52/53接受最高达10 V的VREF输入范围，如图所示；输出放大器的电源必须是双极性电源，并具有足够的动态余量以适应模拟输出范围。此电路的传递函数显示，当输入数据D从代码0(VOUT = &# 8722 ; VREF)递增至中量程(VOUT = 0 V )、满量程(VOUT = +VREF)时，正负输出电压均会产生。VOUT以下式表示：

　　VOUT = [VREF x D/2(n-1)] – VREF

　　其中n为DAC的分辨率，D为载入DAC的数字字。D = 0至255（8位AD5450）；D = 0至 1023 （10位AD5451）；D= 0至 4095 （12位AD5452）；D= 0至16383（14位AD5453）；n为位数。

　　此电路的电流电压转换(I-V)级中使用了运算放大器。该运算放大器的电源电压限制了DAC可以使用的基准电压。运算放大器的偏置电流和失调电 压均为选择精密电流输出DAC的重要标准，因此该电路采用具有超低失调电压和偏置电流的AD8066运算放大器。运算放大器的输入失调电压也会和电路的可 变增益（由于存在DAC的代码相关输出电阻） 相乘。由于放大器的输入电压出现失调，因而两个相邻数字小数之间的噪声增益变化会使输出电压产生步进变化。此输出电压变化与两个代码间所需的输出变化相叠 加，引起差分线性误差；如果该误差足够大，可能会导致DAC非单调。一般而言，为了确保整个代码内步进时保持单调性，输入失调电压应为LSB的一小部分。 补偿电容C1用来防止闭环应用中出现响铃振荡或不稳定问题，可用典型值范围为1 pF至5 pF。

　　在任何注重精度的电路中，精心考虑电源和接地回路布局有助于确保达到额定性能。AD5450/51/52/53 DAC的印制电路板应采用模拟部分与数字部分分离设计，并限制在某些电路板区域内。如果DAC所在系统中有多个器件要求AGND至DGND连接，则只能在 一个点上进行连接。星形接地点应尽可能靠近器件。这些DAC应具有足够大的电源旁路电容10 ?F，与电源上的0.1 ?F电容并联，并且尽可能靠近封装，最好是正对着器件。0.1 & mICro ;F电容应具有低有效串联电阻(ESR)和低有效串联电感(ESI)，与高频时提供低阻抗接地路径的普通陶瓷型电容一样，能够处理内部逻辑 开关 所引起的瞬态电流。电源处也应当运用低ESR 1  µF至10  µF 钽电容 ，以便尽可能减少瞬态干扰，并滤除低频纹波。VREF与RFB之间的PCB金属走线也应当匹配，使增益误差达到最小。为了优化高频性能，电流电压放大器应尽可能靠近DAC。

　　常见变化

　　 OP2177 是另一款适合该电流电压转换电路的优秀双路运算放大器，它同样具有低失调电压和超低偏置电流特性。 ADR02 和 ADR03 也是适用的低噪声基准电压源，分别提供5.0 V和2.5 V输出，与ADR01同属一个基准电压源系列。另一种适用的低噪声基准电压源系列是 ADR441 和 ADR445

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