2.3.2 D/A转换器
1.D/A转换器原理
D/A转换器输入量为数字量D,输出量为模拟量V0,要求输出量与输入量成正比,即V0=D×Vr,其中Vr为基准电压。
数字量由一位一位的数码构成,每个数位都代表一定的权。例如,10000001的最高位的权是27,所以此位上的代码1表示数值1×128。因此,数字量D可以用每位的权乘以其代码值,然后各位相加。
例如,4个权电阻网络D/A转换器如图2.20所示。电阻阻值按2n分配,接入与否由数字量控制,运放输入电流为
运放输出电压VO=-IO×RF。设RF=R/2,d1d2d3d4=1000,VR=5V,则
图2.20 4个权电阻网络D/A转换器
2.D/A转换器的性能指标
(1)分辨率
分辨率反映了计算机数字量输出对执行部件控制的灵敏程度。其定义为:当输入数字量变化1时,输出模拟量变化的大小。
对于一个N位的D/A转换器,其分辨率为
例如,对于满刻度值5.12V,单极性输出,有:
8位D/A转换器的分辨率为5.12/28V=20mV;
10位D/A转换器的分辨率为5.12/210V=5.12/1024V=5mV;
12位D/A转换器的分辨率为5.12/212V=5.12/4096V=1.25mV。
(2)稳定时间
稳定时间是D/A转换器转换速率的量度。其定义为:数据变化量是满刻度时,达到终值±1/2LSB时所需要的时间。
(3)输入编码
输入编码一般为二进制编码、BCD码、符号-数值码等。
(4)线性误差
理想的转换器输入/输出特性应是线性的。
线性误差的定义:在满刻度范围内,偏离理想转换特性的最大误差。线性误差用最低有效位LSB的百分数来表示,一般为0.01%~0.8%。
(5)工作温度范围
工作温度会对运算放大器加权电阻网络产生影响,只有在一定范围内才能保证额定精度指标。
较好的D/A转换器工作温度范围为40~85℃,较差的为0~70℃。