101单片机扩展DA转换器概述 单片机只能输出数字量,但是对于某些控制场合,常常需要 输出模拟量,例如直流电动机的转速控制。下面介绍单片机如 何扩展DAC。 目前集成化的DAC芯片种类繁多,设计者只需要合理选用芯 片,了解它们的性能、引脚外特性以及与单片机的接口设计方 法即可。由于现在部分单片机芯片中集成了DAc,位数一般在 10位左右,且转换速度也很快,所以单片的DAc开始向高的位 数和高转换速度上转变。而低端的并行8位DAC,开始面临被淘 汰的危险,但是在实验室或涉及某些工业控制方面的应用,低 端8位DAC以其优异的性价比还是具有较大的应用空间
6 10.1 单片机扩展D/A转换器概述 单片机只能输出数字量，但是对于某些控制场合，常常需要 输出模拟量，例如直流电动机的转速控制。下面介绍单片机如 何扩展DAC。 目前集成化的DAC芯片种类繁多，设计者只需要合理选用芯 片，了解它们的性能、引脚外特性以及与单片机的接口设计方 法即可。由于现在部分单片机芯片中集成了DAC，位数一般在 10位左右，且转换速度也很快，所以单片的DAC开始向高的位 数和高转换速度上转变。而低端的并行8位DAC，开始面临被淘 汰的危险，但是在实验室或涉及某些工业控制方面的应用，低 端8位DAC以其优异的性价比还是具有较大的应用空间。 6
1.D/A转换器简介 购买和使用D/A转换器时,要注意有关DA转换器选择的几个 问题。 (1)DA转换器的输出形式 D/A转换器有两种输出形式:电压输出和电流输出。电流输 出的DA转换器在输出端加一个运算放大器构成的V转换电路, 即可转换为电压输出。 (2)DA转换器与单片机的接口形式 单片机与D/A转换器的连接,早期多采用8位的并行传输的接 口,现在除了并行接口外,带有串行口的DA转换器品种也不断 增多,目前多采用较为流行SPI串行接口。在选择单片DA
7 1．D/A转换器简介 购买和使用D/A转换器时，要注意有关D/A转换器选择的几个 问题。 （1）D/A转换器的输出形式 D/A转换器有两种输出形式：电压输出和电流输出。电流输 出的D/A转换器在输出端加一个运算放大器构成的I-V转换电路， 即可转换为电压输出。 （2）D/A转换器与单片机的接口形式 单片机与D/A转换器的连接，早期多采用8位的并行传输的接 口，现在除了并行接口外，带有串行口的D/A转换器品种也不断 增多，目前多采用较为流行SPI串行接口。在选择单片D/A 7
转换器时,要根据系统结构考虑单片机与D/A转换器的接口形 式 2.主要技术指标 D/A转换器的指标很多,设计者最关心的几个指标如下。 (1)分辨率 分辨率指单片机输入给DA转换器的单位数字量的变化,所 引起的模拟量输出的变化,通常定义为输出满刻度值与2之比 (n为D/A转换器的二进制位数),习惯上用输入数字
8 转换器时，要根据系统结构考虑单片机与D/A转换器的接口形 式。 2．主要技术指标 D/A转换器的指标很多，设计者最关心的几个指标如下。 （1）分辨率 分辨率指单片机输入给D/A转换器的单位数字量的变化，所 引起的模拟量输出的变化，通常定义为输出满刻度值与2 n之比 （n为D/A转换器的二进制位数），习惯上用输入数字
量的位数表示。显然,二进制位数越多,分辨率越高,即D/A转 换器输出对输入数字量变化的敏感程度越高。例如,8位的DA 转换器,若满量程输出为10V,根据分辨率定义,则分辨率为 10V2n,分辨率为10v256=391mv,即输入的二进制数最低位 数字量的变化可引起输出的模拟电压变化391mⅣ,该值占满量 程的0391%,常用符号徂SB表示。 同理: 10位D/A转换1LSB=977mVv=01%满量程 12位D/A转换1LSB=244mv=0024%满量程
9 量的位数表示。显然，二进制位数越多，分辨率越高，即D/A转 换器输出对输入数字量变化的敏感程度越高。例如，8位的D/A 转换器，若满量程输出为10V，根据分辨率定义，则分辨率为 10V/2n，分辨率为10V/256=39.1mV，即输入的二进制数最低位 数字量的变化可引起输出的模拟电压变化39.1mV，该值占满量 程的0.391%，常用符号1LSB表示。 同理： 10位D/A转换1 LSB=9.77mV=0.1%满量程 12位D/A转换1 LSB=2.44mV=0.024%满量程 9
16位D/A转换1LSB=0076mV=0.00076%满量程 使用时,应根据对DA转换器分辨率的需要来选定DA转 换器的位数。 (2)建立时间 建立时间是描述DA转换器转换速度的参数,用于表明转 换时间长短。其值为从输入数字量到输出达到终值误差 ±(12)LSB(最低有效位)时所需的时间。电流输出的转换 时间较短,而电压输出的转换器,由于要加上完成|V转换 的时间,因此建立时间要长一些。快速D/A转换器的建立时 间可控制在1s以下
10 16位D/A转换1 LSB=0.076mV=0.00076%满量程 使用时，应根据对D/A转换器分辨率的需要来选定D/A转 换器的位数。 （2）建立时间 建立时间是描述D/A转换器转换速度的参数，用于表明转 换时间长短。其值为从输入数字量到输出达到终值误差 ±(1/2)LSB（最低有效位）时所需的时间。电流输出的转换 时间较短，而电压输出的转换器，由于要加上完成I-V转换 的时间，因此建立时间要长一些。快速D/A转换器的建立时 间可控制在1µs以下。 10