DAC(D/A Converter)概述
DAC是一种将数字信号转换成模拟信号的器件,为计算机系统的数字信号和模拟环境的连续信号之间提供了一种接口。
常用的DAC的数字输入是二进制或BCD码形式的,输出系数情况是电流,也可以是电压。因而,在多数电路中,DAC的输出需要用运算放大器组成的电流—电压转换器,将电流输出转换成电压输出。
(一)DAC的性能指标
衡量一个DAC的性能,可以采用许多参数。生产DAC芯片的厂家提供了各种参数供用户选择,主要参数如下。
1.分辨率
分辨率是指输入数字量的最低有效位(LSB)发生变化时,所对应的输出模拟量(常为电压)的变化量,它反映了输出模拟量的最小变化值。分辨率与输入数字量的位数有确定的关系,可以表示成FS/2n,FS表示满量程输入值,n为二进制位数。对于5V的满量程,采用8位的DAC时,分辨率为5V/256=19.5m V;当采用12位的DAC时,分辨率则为5V/4096=1.22m V。显然,位数越多分辨率就越高。
2.绝对精度和相对精度
绝对精度(简称精度)是指在整个刻度范围内,任一输入数字量所对应的模拟量实际输出值与理论值之间的最大误差。绝对精度是由DAC的增益误差(当输入数字量为全1时,实际输出值与理想输出值之差)、零点误差(数码输入为全0时,DAC的非零输出值)、非线性误差和噪声等引起的。通常情况,绝对精度(即最大误差)应小于1个LSB。
相对精度与绝对精度表示同一含义,它用最大误差相对于满刻度的百分比表示。
3.偏移量误差
偏移量误差是指输入数字量为0时,输出模拟量相对于0的偏移值。这种误差可以通过DAC的外接VREF和电位器加以调整。
4.线性度
线性度(也称非线性误差)是实际转换特性曲线与理想直线特性之间的最大偏差。通常情况,线性度不应超过±1/2LSB。
5.建立时间
建立时间描述DAC转换速度的快慢。一般是指输入的数字量发生满刻度变化时,输出模拟信号稳定到对应数值范围内所经历的时间。
电流输出型DAC的建立时间短。电压输出型DAC的建立时间主要决定于运算放大器的响应时间。根据建立时间的长短,可以将DAC分成超高速(<1μs)、高速(10~1μs)、中速(100~10μs)、低速(≥100μs)几档。
6.接口形式
若外接DAC不带锁存器,为了保存来自单片机的转换数据,接口时必须考虑锁存;带锁存器的DAC可直接与数据总线连接。
应当注意,精度和分辨率具有一定的联系,但概念不同。DAC的位数多时,分辨率会提高,对应于影响精度的量化误差会减小。但其他误差(如温度漂移、线性不良等)的影响仍会使DAC的精度变差。
(二)DAC的分类
目前DAC从接口上可分为两大类:并行接口的DAC和串行接口的DAC。并行接口DAC的引脚多、体积大,占用单片机的口线多;而串行D/A转化器的体积小,占用单片机的口线少。为减小线路板的面积,减少占用单片机的口线,越来越多地采用串行接口的DAC,如TI公司的TLC5615。