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如何使用数模转换器?

发布时间:2019-11-12 责任编辑:lina

【导读】数模转换器,又称D/A转换器,简称DAC,它是把数字量转变成模拟的器件。D/A转换器基本上由4个部分组成,即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。

数模转换器,又称D/A转换器,简称DAC,它是把数字量转变成模拟的器件。D/A转换器基本上由4个部分组成,即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。模数转换器中一般都要用到数模转换器,模数转换器即A/D转换器,简称ADC,它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。
 
数模转换器作为数字域和模拟域的沟通桥梁,在许多重要场合中都有着很广泛的应用,那么数模转换器的作用是什么,数模转换器怎么用呢?下面我们一起了解一下。
 
最常见的数模转换器是将并行二进制的数字量转换为直流电压或直流电流,它常用作过程控制计算机系统的输出通道,与执行器相连,实现对生产过程的自动控制。数模转换器电路还用在利用反馈技术的模数转换器设计中。
 
如何使用数模转换器? 

数模转换器的作用
随着数字电子技术的飞速发展,特别是计算机技术的发展与普及,用数字电路处理模拟信号的应用在自动控制、通信以及检测等许多领域越来越广泛。自然界中存在的大都是连续变化的物理量,如温度、时间、速度、流量、压力等等。要用数字电路特别是用计算机来处理这些物理量,必须先把这些模拟量转换成计算机能够识别的数字量,经过计算机分析和处理后的数字量又需要转换成相应的模拟量,才能实现对受控对象的有效控制,这就需要一种能在模拟量与数字量之间起桥梁作用的电路-模数和数模转换电路。
 
数模转换器怎么用
数模转换器的作用就是把数字信号转换成模拟信号,比如电脑控制交通灯、测温系统、时钟显示、电脑灯、电子乐器等等。数模转换器除了在微机系统中将数字量转化为模拟量典型应用之外,还常用于波形生成、各种数字式的可编程应用。
 
比如:
1.波形发生器;
2.数控直流稳压;
3.数字式可编程增益控制电路。
 
如何使用数模转换器?
 
构成和特点
DAC主要由数字寄存器、模拟电子开关、位权网络、求和运算放大器和基准电压源(或恒流源)组成。用存于数字寄存器的数字量的各位数码,分别控制对应位的模拟电子开关,使数码为1的位在位权网络上产生与其位权成正比的电流值,再由运算放大器对各电流值求和,并转换成电压值。
 
根据位权网络的不同,可以构成不同类型的DAC,如权电阻网络DAC、R–2R倒T形电阻网络DAC和单值电流型网络DAC等。权电阻网络DAC的转换精度取决于基准电压VREF,以及模拟电子开关、运算放大器和各权电阻值的精度。它的缺点是各权电阻的阻值都不相同,位数多时,其阻值相差甚远,这给保证精度带来很大困难,特别是对于集成电路的制作很不利,因此在集成的DAC中很少单独使用该电路 。
 
它由若干个相同的R、2R网络节组成,每节对应于一个输入位。节与节之间串接成倒T形网络。R–2R倒T形电阻网络DAC是工作速度较快、应用较多的一种。和权电阻网络比较,由于它只有R、2R两种阻值,从而克服了权电阻阻值多,且阻值差别大的缺点。
 
电流型DAC则是将恒流源切换到电阻网络中,恒流源内阻极大,相当于开路,所以连同电子开关在内,对它的转换精度影响都比较小,又因电子开关大多采用非饱和型的ECL开关电路,使这种DAC可以实现高速转换,转换精度较高
 
数模转换器使用过程中的三种误差
数模转换器在使用过程中,难免会出现误差,那么这些误差产生的原因是什么呢?这三种误差又有什么联系呢?
 
失调误差
失调误差(或称零点误差)定义为数字输入全为0码时,其模拟输出值与理想输出值之偏差值。
 
对于单极性D/A转换,模拟输出的理想值为零伏点。对于双极性D/A转换,理想值为负域满量程。偏差值的大小一般用LSB的份数或用偏差值相对满量程的百分数来表示。
 
增益误差
D/A转换器的输入与输出传递特性曲线的斜率称为D/A转换增益或标度系数,实际转换的增益与理想增益之间的偏差称为增益误差(或称标度误差)。增益误差在消除失调误差后用满码。
 
输入时其输出值与理想输出值(满量程)之间的偏差表示,一般也用LSB的份数或用偏差值相对满量程的百分数来表示。
 
非线性误差
D/A转换器的非线性误差定义为实际转换特性曲线与理想特性曲线之间的最大偏差,并以该偏差相对于满量程的百分数度量。在转换器电路设计中,一般要求非线性误差不大于±1/2LSB。
 
数模转换器使用过程中的三种误差就是:失调误差、增益误差和非线性误差了,大家在使用的过程中一定要把这三个误差控制在一定的范围内,让数模转换器能够正常的工作。
 
DAC就像ADC和运算放大器一样,在许多应用中起着关键作用。如果将运算放大器视为混合信号器件之间的“胶水”,那么可以这么说:信号回路中的三个核心器件是运算放大器、ADC和DAC。不论是从模拟域到数字域还是从数字域到模拟域,DAC都可视作电路的终点,完成任务的信号将返回其模拟起点。DAC在许多应用中都将继续发挥关键作用,包括一些未曾预见的应用! 
 
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