D/A轉換器（DAC）

D/A轉換器簡介

1、概述

數模轉換器，又稱D/A轉換器，簡稱DAC，它是把數字量轉變成模擬的器件。D/A轉換器基本上由4個部分組成，即權電阻網路、運算放大器、基準電源和模擬開關。模數轉換器中一般都要用到數模轉換器，模數轉換器即A/D轉換器，簡稱ADC，它是把連續的模擬訊號轉變為離散的數字訊號的器件。

      模/數轉換器（DAC）是一種把數字訊號轉換成模擬訊號的器件。

      按照二進位制數字量的位數劃分，有8 位、10 位、12 位、16位D/A轉換器；按照數字量的數碼形式劃分，有二進位制碼和BCD碼D/A轉換器；按照D/A轉換器輸出方式劃分，有電流輸出型和電壓輸出型D/A轉換器。在實際應用中，對於電流輸出的D/A轉換器，如需要模擬電壓輸出，可在其輸出端加一個由運算放大器構成的I/V轉換電路，將電流輸出轉換為電壓輸出。

微控制器與D/A轉換器的連線，早期多采用8位數字量並行傳輸的並行介面，現在除並行介面外，帶有序列口的D/A轉換器品種也不斷增多。除了通用的UART序列口外，目前較為流行的還有IIC序列口和SPI序列口等。所以在選擇單片D/A轉換器時，要考慮微控制器與D/A轉換器的介面形式。

目前部分微控制器晶片中整合的D/A轉換器位數一般在10位左右，且轉換速度很快，所以單片的DAC開始向高位數和高轉換速度上轉變。低端的產品，如8位的D/A轉換器，開始面臨被淘汰的危險，但是在實驗室或涉及某些工業控制方面的應用，低端的8位DAC以其優異價效比還是具有相當大的應用空間的。

2、D/A轉換器的主要效能指標

（1）解析度

      解析度是指輸入數字量的最低有效位（LSB）發生變化時，所對應的輸出模擬量（常為電壓）的變化量。它反映了輸出模擬量的最小變化值。解析度與輸入數字量的位數有確定的關係，可以表示成FS/2n。FS表示滿量程輸入值，n為二進位制位數。對於5V的滿量程，採用８位的DAC 時，解析度為5V/28=19.5mV；當採用12位的DAC時，解析度則為5V/212＝1.22mV。顯然，位數越多，解析度就越高。即D/A轉換器對輸入量變化的敏感程度越高。

      使用時，應根據對D/A轉換器解析度的需要來選定D/A轉換器的位數。

（2）建立時間

      描述D/A轉換器轉換快慢的一個引數，用於表明轉換時間或轉換速度。其值為從輸入數字量到輸出達到終值誤差±(1/2)LSB時所需的時間。

      電流輸出型DAC的轉換時間較短，而電壓輸出的轉換器，由於要加上完成I-V轉換的運算放大器的延遲時間，因此轉換時間要長一些。快速D/A轉換器的轉換時間可控制在1ms以下。

（3）轉換精度

  理想情況下，轉換精度與解析度基本一致，位數越多精度越高。

  但由於電源電壓、基準電壓、電阻、製造工藝等各種因素存在著誤差。嚴格講，轉換精度與解析度並不完全一致。只要位數相同，解析度則相同，但相同位數的不同轉換器轉換精度會有所不同。

  例如，某種型號的8位DAC精度為±0.19%，而另一種型號的8位DAC精度為±0.05%。

3、（電流輸出型）D/A轉換器的工作原理

      目前常用的D/A轉換器是由Ｔ型電阻網路構成的。

I01轉換電流與“邏輯開關”為1的各支路電流的總和成正比，即與D0～D7口輸入的二進位制數成正比。

轉換電壓：

即，轉換電壓正比於待轉換的二進位制數和參考電壓

當輸入資料D7～D0 為11111111B 時，有