D/A转换器：数/模转换器，它把数字量转换成电模拟量。即把二进制数字量转换为与其数值成正比的电模拟量。

1. D/A转换器的性能指标

1）分辨率：是指D/A能转换的二进制位数，位数越多，分辨率越高；

例：转换8位，若电压满量程为5V，则能分辨的最小电压为：5V/256≈20mV；

    转换10位，若电压满量程为5V，则能分辨的最小电压为：5V/1024≈5Mv。

2）转换时间：指数字量输入到转换输出稳定为止所需的时间；

3）精度：指D/A实际输出与理论值之间的误差，一般采用数字量的最低有效位作为衡量单位；

例：±1/2LSB，若是8位转换，则精度是±（1/2）×（1/256）满度=±1/512满度。

4）线性度：当数字量变化时，D/A输出的电模拟量按比例关系变化的程度。

   模拟量输出偏离理想输出的最大值称为线性误差。

2. /A和微机接口技术的关键 是数据锁存问题。

    有些D/A芯片本身不带数据锁存器，而CPU向D/A芯片输出一个数据只在DB上持续很短时间，所以必须用外部芯片，如用74LS273或8255A作为D/A转换的数据锁存器。

三、8位 D/A转换芯片0832及其接口

0832芯片采用CMOS工艺，电流输出型D/A，8位，转换时间约1us。

1）主要性能

①    输入的数字量为8位；

②    采用CMOS工艺，所有引脚的逻辑电平与TTL兼容；

③    数字了输入可以采用双缓冲，单缓冲或直通方式；

④    转换时间：1us；

⑤    精度：±1LSB；

⑥    分辨率：8位；

⑦    单一电源，5V～15V，功耗20mW；

⑧    参考电压：+10V～-10V。

2）内部结构及引脚功能

DAC0832的内部结构框图和外部引脚参见图11.1。

①    内部结构

a．  8位输入寄存器：可作为输入数据第一级缓冲；

b．  8位DAC寄存器：可作为输入数据第二级缓冲；

c．  8位D/A转换器：将DAC寄存器中的数据转换成具有一定比例的直流电流。

d．  逻辑控制部分：0832芯片内部有两个数据缓冲器，分别由两组控制信号控制，当ILE=1∩ =0∩ =0时，D₇～D₀上的数据锁存到输入寄存器中。

    当 =0∩ =0时，输入寄存器中的数据被锁存到DAC寄存器中。

②    引脚功能

D7～D0：8位数据量输入；

ILE：数据输入锁存允许，高电平有效；

：片选；

：输入寄存器写信号，当ILE、 、 同时有效，数据装入输入寄存器，实现输入数据的第一级缓冲；

：数据传送控制信号，控制从输入寄存器到DAC寄存器的内部数据传送；

  ：DAC寄存器写信号，当 和 均有效时，将输入寄存器中的数据装入DAC寄存器并开始D/A转换，实现输入数据的第二级缓冲；

V_REF：参考电压源，电压范围为-10V～+10V。

R_fb：内部反馈电阻接线端；

I_OUT1：DAC电流输出1。其值随输入数字量线性变化；

I_OUT2：DAC电流输出2。

    当DAC寄存器内容全为1时，I_OUT1最大，I_OUT2=0；

    当DAC寄存器内容全为0时，I_OUT1=0，I_OUT2=最大；

    当DAC寄存器内容为N时，I_OUT1=V_REF×N/（256×R_fb），I_OUT2= V_REF/R_fb- I_OUT1，

        无论N值多大：I_OUT1+I_OUT2= V_REF/R_fb（1-2⁸）=常数≌V_REF/R_fb。

Vcc：工作电源，其值范围为+5V～15V，典型值为+15V；

AGND：模拟信号地线；

DGND：数字信号地线。

③    工作方式

DAC0832有双缓冲、单缓冲和直通三种方式。

双缓冲工作方式：进行两级缓冲；

单缓冲工作方式：只进行一级缓冲；

直通工作方式：不进行缓冲。适用于比较简单的场合。

④    接口电路

DAC0832为电流输出型D/A转换芯片，使用时，Rfb、IOUT1、IOUT2 3个引脚外接运算放大器，以便将转换后的电流变换成电压输出。若外接一个运算放大器为单极性输出，如图11. 2VOUT1 输出；若使用了两个运算放大器为双极性输出，如图11. 2VOUT2输出。   

 图中，VOUT1＝-IOUT1×Rfb＝-VREF×N/(256×Rfb)×Rfb ＝-N/256×VREF,

    VOUT1模拟输出电压的极性总是与VREF极性相反,为单极性输出。

    VOUT2模拟输出电压可利用基尔霍夫节点电流定律列出方程:

    VOUT2/15+VREF/15+VOUT1/7.5＝0

代入VOUT1＝-N/256×VREF,求解得:

     VOUT2＝(N-128)/128×VREF.

    当FFH≥N＞80H时, VOUT2模拟输出电压的极性和VREF相同;

    当80H＞N≥0时,VOUT2模拟输出电压的极性和VREF相反;

    当N＝80H时,VOUT2＝0V.

    VOUT2为双极性输出.可根据应用场合的需要,将D/A转换接口芯片接成单极性输出或双极性输出。当要监视的物理量有方向性时,例如角度的正向与反向,速度的增大与减小等,与此相适应,要求D/A转换的输出必须是双极性的。

DAC0832对执行时序也有一定要求:第一, 选通脉冲应有一定宽度，通常要求≥500ns，当取VCC＝+15V典型值时， 宽度只要≥100ns就可以了。此时器件处于最佳工作状态。第二，数据输入保持时间应不小于90ns。在满足这两个条件下，转换电流建立时间为1.0μs。当VCC偏移典型值时，也要注意满足转换时序要求，否则将不能保证转换数据正确。

图11. 2是DAC0832与8086CPU的硬件连接图。CPU通过低8位数据线与DAC0832通信，DAC00832接成双缓冲工作方式，口地址为80H～86H中的偶地址和88H～8EH中的偶地址。

    在图11. 2中，若将 不接地址译码器 输出，改为接 、 或直接接地，则DAC0832为单缓冲方式，此时口地址仅为80H～86H中的偶地址。

    利用D/A转换器可以产生各种波形，如方波、三角波、锯齿波等，以及它们组合产生的复合波形和不规则波形。这些复合波形利用标准的测试设备是很难产生的。

    下面是利用DAC0832在VOUT2产生三角波的程序段：

         MOV  AL， 00H      ；置三角波最小值

    L1： OUT  80H，AL       ；形成三角波上升波形

         OUT  88H，AL

         CALL DELAY         ；调延时子程序，决定三角波的频率

         INC  AL

         JNZ  L1            ；AL是否加满？未满，继续

         DEC  AL            ；已满，置三角波最大值

         DEC  AL

    L2： OUT  80H，AL       ；形成三角波下降波形

         OUT  88H，AL

         CALL DELAY

         DEC  AL

         JNZ  L2

         INC  AL

         JMP  L1            ；转下一个三角波周期

在VOUT2产生梯形波的程序段：

         MOV   AL， 0

    L1： OUT  80H，AL       ；产生梯形波上升部分波形

    　   OUT  88H，AL

         CALL DELAY1

         INC  AL

         CMP  AL，FFH

         JNZ  L1

         OUT  80H，AL       ；产生梯形波水平部分波形

         OUT  88H，AL

         CALL DELAY2

    L2： DEC  AL            ；产生梯形波下降部分波形

         OUT  80H，AL

         OUT  88H，AL

         CALL DELAY1

         CMP  AL 00H

         JNZ  L2

┇

    通过改变输入0832数字量的上限值和下限值,可改变输出波形的上限电平和下限电平。

D/A转换器可以视为微机的一种外围设备，实现D/A转换器和微机接口技术的关键是数据锁存问题。当CPU向D/A转换器输出一个数据时，这个数据在数据总线上只持续很短的时间，必须有数据锁存器锁住这个数据，才能得到持续稳定的模拟量输出。有些D/A转换器芯

片本身带有锁存器，但也有些D/A转换器芯片本身不带锁存器，此时74LS273芯片以及可编程的并行I/O接口芯片8255A均可作为D/A转换的数据锁存器。

    以上所述D/A转换为电压型输出，还有另一种输出形式，即电流型输出。电流型输出有利于信号的长距离传送，还能够非常方便地与一些常规仪表相配接。例如DDZ-Ⅱ型仪表的标准配接电流是0～10mA，DDZ-Ⅲ型仪表的标准配接电流是4～20mA。

    图11. 3给出了两种典型的电压/电流转换基本电路。图中A为运算放大器。Q和Q2为中功率三极管，RF为反馈电阻，RL为负载电阻，VIN为转换输入电压，IOUT为输出电流。

    这两个电路都是电流负反馈电路。经D/A转换输出的模拟电压VIN经运算放大器后直接驱动电流放大电路，在负载RL上可以获得一定的电流输出。该电路具有良好的恒流特性和驱动能力，能直接与常规仪表配接。当运算放大器输入阻抗为108Ω～1012Ω,R1＝R2＝100kΩ，R3＝R4＝100Ω，RL＝1kΩ，RF＝100Ω，VIN＝0～+5V时，IOUT＝0～10mA。

    图11. 3（a）适用于负载接地的情况，图（b）适用于负载不接地的情况。