数模(d/a)转换器用于数字量到模拟量的转换,其基本结构如图1所示。
图1 数模(d/a)转换器的基本结构
d/a转换器主要由受数字控制的开关及电阻网络构成。当输入的数字量发生变化时,受其控制的开关改变电阻网络而输出与之相对应的电压或电流。当输出的模拟量为电流时,需外接的运算放大器将其转换为电压量。
如d/a转换器仅由受数字控制的开关及电阻网络构成,在内部没有数据锁存器,称为不带锁存器的d/a转换器。这类d/a转换器采用并行数据输入的形式,当外界的数据变化时,其模拟输出随之发生变化。
如d/a转换器除了包括开关及电阻网络外,还包括了输入数字锁存器。当输入的数字量进入锁存器后其输出电压或电流才随之变化,称为带锁存器的d/a转换器。数据输入可采用并行或串行的方式,并行方式的带锁存器的d/a转换器能直接与cpu的数据总线相连,而串行方式的d/a转换器必须通过串行接口才能与cpu相连,串行接口采用了类似于spi、i2c的通信标准。
d/a转换器的主要技术指标包括:
1.分辨率
指满量程信号能分成的级数和阶梯的大小。可用d/a转换器输入数字的位数来表示。对于n位的d/a转换器,其分辨率为满刻度的 1/2n。
2.精度
分绝对精度与相对精度,是由于非线性、零点刻度、满量程刻度及温漂等因素引起的误差。表示 d/a转换器实际输出与其理论值的误差,可折合成数字量的位数表示。需注意的是,分辨率与精度是两个概念,分辨率指的是输入数字的位数,而精度指的是误差。实际的d/a转换器的分辨率和精度可用不同的位数表示。
3.建立时间
输入数据到输出达到输出值±lsb/2所需的时间。满量程建立时间指原先输出为零,输入一数字量使输出达到最大输出值±lsb/2所需的时间。
4.线性误差
输出值对穿过d/a转换器转移特性曲线零点和满量程点两端点的直线的最大偏离。通常由满量程的百分率或最低位(lsb)的分数来表示。如±lsb/2。
5.输出极性及范围
输出极性有单极性与双极性两种。其输出范围与参考电压有关。对于电流输出的d/a转换器,需用运算放大器将其转换为电压,因而输出范围与转换电路也有关。