數(shù)模轉(zhuǎn)換器的作用

隨著數(shù)字電子技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與普及，用數(shù)字電路處理模擬信號(hào)的應(yīng)用在自動(dòng)控制、通信以及檢測(cè)等許多領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。自然界中存在的大都是連續(xù)變化的物理量，如溫度、時(shí)間、速度、流量、壓力等等。要用數(shù)字電路特別是用計(jì)算機(jī)來(lái)處理這些物理量，必須先把這些模擬量轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字量，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)分析和處理后的數(shù)字量又需要轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)受控對(duì)象的有效控制，這就需要一種能在模擬量與數(shù)字量之間起橋梁作用的電路-模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。

 

數(shù)模轉(zhuǎn)換器怎么用

數(shù)模轉(zhuǎn)換器的作用就是把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，比如電腦控制交通燈、測(cè)溫系統(tǒng)、時(shí)鐘顯示、電腦燈、電子樂(lè)器等等。數(shù)模轉(zhuǎn)換器除了在微機(jī)系統(tǒng)中將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量典型應(yīng)用之外，還常用于波形生成、各種數(shù)字式的可編程應(yīng)用。

 

比如：

1.波形發(fā)生器；

2.數(shù)控直流穩(wěn)壓；

3.數(shù)字式可編程增益控制電路。

 

 

構(gòu)成和特點(diǎn)

DAC主要由數(shù)字寄存器、模擬電子開(kāi)關(guān)、位權(quán)網(wǎng)絡(luò)、求和運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)電壓源（或恒流源）組成。用存于數(shù)字寄存器的數(shù)字量的各位數(shù)碼，分別控制對(duì)應(yīng)位的模擬電子開(kāi)關(guān)，使數(shù)碼為1的位在位權(quán)網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生與其位權(quán)成正比的電流值，再由運(yùn)算放大器對(duì)各電流值求和，并轉(zhuǎn)換成電壓值。

 

根據(jù)位權(quán)網(wǎng)絡(luò)的不同，可以構(gòu)成不同類型的DAC，如權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC、R–2R倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC和單值電流型網(wǎng)絡(luò)DAC等。權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC的轉(zhuǎn)換精度取決于基準(zhǔn)電壓VREF，以及模擬電子開(kāi)關(guān)、運(yùn)算放大器和各權(quán)電阻值的精度。它的缺點(diǎn)是各權(quán)電阻的阻值都不相同，位數(shù)多時(shí)，其阻值相差甚遠(yuǎn)，這給保證精度帶來(lái)很大困難，特別是對(duì)于集成電路的制作很不利，因此在集成的DAC中很少單獨(dú)使用該電路 。

 

它由若干個(gè)相同的R、2R網(wǎng)絡(luò)節(jié)組成，每節(jié)對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸入位。節(jié)與節(jié)之間串接成倒T形網(wǎng)絡(luò)。R–2R倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC是工作速度較快、應(yīng)用較多的一種。和權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)比較，由于它只有R、2R兩種阻值，從而克服了權(quán)電阻阻值多，且阻值差別大的缺點(diǎn)。

 

電流型DAC則是將恒流源切換到電阻網(wǎng)絡(luò)中，恒流源內(nèi)阻極大，相當(dāng)于開(kāi)路，所以連同電子開(kāi)關(guān)在內(nèi)，對(duì)它的轉(zhuǎn)換精度影響都比較小，又因電子開(kāi)關(guān)大多采用非飽和型的ECL開(kāi)關(guān)電路，使這種DAC可以實(shí)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換精度較高

 

數(shù)模轉(zhuǎn)換器使用過(guò)程中的三種誤差

數(shù)模轉(zhuǎn)換器在使用過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)誤差，那么這些誤差產(chǎn)生的原因是什么呢？這三種誤差又有什么聯(lián)系呢？

 

失調(diào)誤差

失調(diào)誤差（或稱零點(diǎn)誤差）定義為數(shù)字輸入全為0碼時(shí)，其模擬輸出值與理想輸出值之偏差值。

 

對(duì)于單極性D/A轉(zhuǎn)換，模擬輸出的理想值為零伏點(diǎn)。對(duì)于雙極性D/A轉(zhuǎn)換，理想值為負(fù)域滿量程。偏差值的大小一般用LSB的份數(shù)或用偏差值相對(duì)滿量程的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。

 

增益誤差

D/A轉(zhuǎn)換器的輸入與輸出傳遞特性曲線的斜率稱為D/A轉(zhuǎn)換增益或標(biāo)度系數(shù)，實(shí)際轉(zhuǎn)換的增益與理想增益之間的偏差稱為增益誤差（或稱標(biāo)度誤差）。增益誤差在消除失調(diào)誤差后用滿碼。

 

輸入時(shí)其輸出值與理想輸出值（滿量程）之間的偏差表示，一般也用LSB的份數(shù)或用偏差值相對(duì)滿量程的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。

 

非線性誤差

D/A轉(zhuǎn)換器的非線性誤差定義為實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想特性曲線之間的最大偏差，并以該偏差相對(duì)于滿量程的百分?jǐn)?shù)度量。在轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)中，一般要求非線性誤差不大于±1/2LSB。

 

數(shù)模轉(zhuǎn)換器使用過(guò)程中的三種誤差就是：失調(diào)誤差、增益誤差和非線性誤差了，大家在使用的過(guò)程中一定要把這三個(gè)誤差控制在一定的范圍內(nèi)，讓數(shù)模轉(zhuǎn)換器能夠正常的工作。

 

DAC就像ADC和運(yùn)算放大器一樣，在許多應(yīng)用中起著關(guān)鍵作用。如果將運(yùn)算放大器視為混合信號(hào)器件之間的“膠水”，那么可以這么說(shuō)：信號(hào)回路中的三個(gè)核心器件是運(yùn)算放大器、ADC和DAC。不論是從模擬域到數(shù)字域還是從數(shù)字域到模擬域，DAC都可視作電路的終點(diǎn)，完成任務(wù)的信號(hào)將返回其模擬起點(diǎn)。DAC在許多應(yīng)用中都將繼續(xù)發(fā)揮關(guān)鍵作用，包括一些未曾預(yù)見(jiàn)的應(yīng)用！