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数模转换器之DAC902

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    绝大多数作品制作时应用的AD可能会高于DA,因为多数做控制或者仪器仪表类的都会事先得到模拟信号,再转换成数字信号进行处理,这种情况是比较常遇到的。比之DA则在课程设计中应用较少.

    DAC902是用过的比较实用的一款数模转换处理器件,它在5V和3V电压下都能够很好的工作,其无杂散动态范围5MHz在100MSPS下为67dBc,同时具有极低的短时脉冲波干扰,具有内部参考,外围电路连接简单,还有低功耗的性能,工作在并行处理模式。

    DAC902为12位最大转换速率能够达到165MSPS的数模转换器,在此系列中性能相同只是位数不同的还有DAC900(10位)DAC904(14位)DAC908(8位)。DAC902为电流输出性,高阻抗电流输出特性,输出电流能够最大达到20mA,可以通过外部电阻进行调节,调节范围为2mA~20mA,输出转换电压能够达到1.25V,它可以由2.7V~5.5V单电源进行供电。

图1 管脚分布图

15管脚为降低功耗实用,不用可不接入

16管脚为内(0有效)外(1有效)参考选择管脚

18管脚为输出电流调节

19管脚为降低噪声使用,外接电容接地即可,23同此接法

 

图2 内部原理图

 

图3 典型接线图

    如图所示,电流输出型DA在应用上稍麻烦的一点就是多数情况下需要将其转换成电压信号在进行后续的应用,本例中电流信号转换成电压信号的方法是将电流信号通过同级变压器输出即变成电压信号。

 

图4 时序图

    下面两图分别是应用内外参考的外部电路连接图,其中内部参考误差会大些,一般应用还是可以的,如果对数据准确性要求较为严格,那么采用外部精确的特质参考源进行数据转换处理。其中RSET安装可调节电阻能够调节输出电流的大小。

 

图5 内部参考电压应用配置

 

图6 外部参考电压应用配置

DA转换器的基础:

    DA转换器的内部电路构成无太大差异,一般按输出是电流还是电压、能否作乘法运算等进行分类。大多数DA转换器由电阻阵列和n个电流开关(或电压开关)构成。按数字输入值切换开关,产生比例于输入的电流(或电压)。此外,也有为了改善精度而把恒流源放入器件内部的。一般说来,由于电流开关的切换误差小,大多采用电流开关型电路,电流开关型电路如果直接输出生成的电流,则为电流输出型DA转换器,此外,电压开关型电路为直接输出电压型DA转换器。

1)电压输出型(如TLC5620)

    电压输出型DA转换器虽有直接从电阻阵列输出电压的,但一般采用内置输出放大器以低阻抗输出。直接输出电压的器件仅用于高阻抗负载,由于无输出放大器部分的延迟,故常作为高速DA转换器使用。

2)电流输出型(如THS5661A)

    电流输出型DA转换器很少直接利用电流输出,大多外接电流—电压转换电路得到电压输出,后者有两种方法:一是只在输出引脚上接负载电阻而进行电流—电压转换,二是外接运算放大器。用负载电阻进行电流—电压转换的方法,虽可在电流输出引脚上出现电压,但必须在规定的输出电压范围内使用,而且由于输出阻抗高, 所以一般外接运算放大器使用。此外,大部分CMOS DA转换器当输出电压不为零时不能正确动作,所以必须外接运算放大器。

    当外接运算放大器进行电流电压转换时,则电路构成基本上与内置放大器的电压输出型相同,这时由于在DA转换器的电流建立时间上加入了达算放入器的延迟,使响应变慢。此外,这种电路中运算放大器因输出引脚的内部电容而容易起振,有时必须作相位补偿。

3)乘算型(如AD7533)

    DA转换器中有使用恒定基准电压的,也有在基准电压输入上加交流信号的,后者由于能得到数字输入和基准电压输入相乘的结果而输出,因而称为乘算型DA转换器。乘算型DA转换器一般不仅可以进行乘法运算,而且可以作为使输入信号数字化地衰减的衰减器及对输入信号进行调制的调制器使用。

4)一位DA转换器

    一位DA转换器与前述转换方式全然不同,它将数字值转换为脉冲宽度调制或频率调制的输出,然后用数字滤波器作平均化而得到一般的电压输出(又称位流方式),用于音频等场合。

DA转换器的主要技术指标

(1)分辩率(Resolution) 指最小模拟输出量(对应数字量仅最低位为‘1’)与最大量(对应数字量所有有效位为‘1’)之比。

(2)建立时间(Setting Time) 是将一个数字量转换为稳定模拟信号所需的时间,也可以认为是转换时间。DA中常用建立时间来描述其速度,而不是AD中常用的转换速率。一般地,电流输出DA建立时间较短,电压输出DA则较长。

其他指标还有线性度(Linearity),转换精度,温度系数/漂移.

数模转换器的应用

    D/A 转换器在电子系统中应用极为广泛,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。
1.波形发生器
2.数控直流稳压电源
3.数字式可编程增益控制电路