D/A 转换器接口

1.D/A 转换器的性能指标

D/A 转换器的输入为数字量，经转换后输出为模拟量。有关 D/A 转换器的技术性能指标很多，如绝对精度、相对精度、线性度、输出电压范围、输入数字代码种类等等。本节仅对几个与接口有关的指标作一简介。

(1) 分辨率。分辨率是 D/A 转换器对输入量变化敏感程度的描述，与输入数字量的位数有关。如果数字量的位数为 n，则 D/A 转换器的分辨率为 2-n 。

(2) 建立时间。建立时间是描述 D/A 转换速度的一个参数，具体是指从输入数字量变化到输出达到终值误差±1/2LSB(最低有效位)时所需的时间。通常以建立时间来表明转换速度。

(3) 接口形式。D/A 转换器有两类：一类不带锁存器，另一类则带锁存器。对于不带锁存器的 D/A 转换器，为保存单片机的转换数据，在接口处要加锁存器。

2.典型 D/A 转换器 DAC0832 简介

DAC0832 是 8 位电流输出型 D/A 转换器，单电源供电，在+5~+15V 范围内均可工作。基准电压的范围为 ±10 V ， 电流建立时间为 1 μs ，CMOS 工艺，低功耗 20 mW 。 DAC0832 的内部结构如图 7.37 所示。

图 7.37 DAC0832 内部结构框图

该转换器由输入寄存器和 DAC 寄存器构成两级数据输入锁存。使用时，数据输入可以采用两级锁存(双缓冲) 形式，单级锁存(单缓冲) 形式，也可采用直接输入(直通) 形式。

由 3 个与门电路组成寄存器输出控制电路，可直接进行数据锁存控制：当 LE=0 时，输入数据被锁存;当 LE=1 时，数据不锁存，锁存器的输出跟随输入变化。

DAC0832 为电流输出形式，其两个输出端的关系为 IOUT1 +IOUT2=常数。

为了得到电压输出，可在电流输出端接一个运算放大器，如图 7.38 所示。需要指出的是，DAC0832 内部已有反馈电阻，其阻值为 15kΩ。

DAC0832 转换器芯片为 20 脚双列直插式封装，其引脚排列如图 7.39 所示。

各引脚的功能如下：

DI7 ~DI0 ：转换数据输入端。

CS：片选信号，输入，低电平有效。

ILE ：数据锁存允许信号，输入，高电平有效。

WR1 、WR2：写信号 1 和 2 ，输入，低电平有效。

图 7.39 DAC0832 的引脚图

XFER：数据传输控制信号，输入，低电平有效。

IOUT ：电流输出 1 ，当 DAC寄存器中各位全为“1”时 ，电流最大;为全“0”时 ，电流为 0 。

IOUT ：电流输出 2 ，电路中保证 IOUT1 +IOUT2=常数。

Rfb ：反馈电阻端，片内集成电阻为 15kΩ。

VREF ：参考电压，可正可负，范围为-10~+10V 。

DGND：数字量地。

AGND：模拟量地。

3.DAC0832 与 MCS 51 的接口及应用

DAC0832 与 8031 有两种基本的接口方式：单缓冲方式和双缓冲方式。

1) 单缓冲方式

单缓冲方式接口电路如图 7.40 所示。让 ILE 接+5V，CS和 XFER与地址选择线P2.7 相连接。当地址选择线选通 DAC0832 后，只要输出 WR信号，DAC0832 就能一步完成数字量的输入锁存和 D/A 的转换输出。

图 7.40 DAC0832 单缓冲方式接口电路

执行下面的几条指令就能完成一次 D/A 转换：

2) 双缓冲方式

对于多 路 D/A 转换接口，要求同步进行 D/A 转换输出时 ，必须采用双缓冲方式。 DAC0832 数字量输入锁存和 D/A 转换输出是分两步完成 的，即 CPU 的数据总线分时输入数字量并锁存在各 D/A 转换器的输入寄存器中，然后 CPU 对所有 D/A 转换器发出控制信号，使各输入寄存器中的数据输入相应的 DAC 寄存器，实现同步转换输出。

图 7.41 是一个两路同步输出的 D/A 转换接口电路。执行下面的指令，能完成两路 D/A的同步转换输出。

图 7.41 DAC0832 双缓冲方式接口电路

D/A 转换器可以应用在许多场合，这里介绍用 D/A 转换器产生阶梯波。

阶梯波是在一定的时间范围内每隔一段时间，输出幅度递增一个恒定值。在 图 7.42 中，每隔 1ms 输出幅度增长一个定值，经 10ms 后重新循环。用 DAC0832 在单缓冲方式下就可输出这样的波形(接口电路见图 7.42)。

产生阶梯波的程序如下：