數(shù)模轉(zhuǎn)換器，又稱D/A轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱DAC，它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬的器件。D/A轉(zhuǎn)換器基本上由4個(gè)部分組成，即權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器、基準(zhǔn)電源和模擬開(kāi)關(guān)。

解碼原理

D/A轉(zhuǎn)換的解碼原理涉及到代數(shù)的基本定律，如下所示：

說(shuō)白了就是任意一個(gè)非負(fù)整數(shù)A，都可以用一個(gè)t進(jìn)制數(shù)表示。其中，t表示進(jìn)制數(shù)，比如常用的t=2就表示二進(jìn)制的進(jìn)制數(shù)，n表示位數(shù)，ai即對(duì)應(yīng)位數(shù)上的數(shù)值。

那么，如果將上式中的A換成要轉(zhuǎn)換的模擬量，就可以看成是對(duì)多個(gè)較小模擬量tn加權(quán)求和得到，權(quán)值即為ai(i=0,1,2,...,n)。

權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器

這里給出一種工作原理簡(jiǎn)明的權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換電路如下圖所示：

權(quán)電阻D/A轉(zhuǎn)換電路

圖中權(quán)電阻和運(yùn)算放大器構(gòu)成了反相加法放大器，可得輸出電壓為：

在實(shí)際應(yīng)用中，一般將Rf取成R/2，即得：

那么，就可以實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換。

T型R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器

如下圖所示是一種實(shí)用的T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換電路。

T型R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換電路

在該電路中，由于運(yùn)算放大器的虛短特性，不論開(kāi)關(guān)處于何種狀態(tài)，S1~Sn的各點(diǎn)電位均可認(rèn)為0(虛地或?qū)嵉?。

那么，從右到左觀察圖中N、M、...、B、A各點(diǎn)，從各點(diǎn)向右看對(duì)地電阻都是R;從左到右分析，可得各路的電流分配，其規(guī)律是IR/2、IR/4、...、IR/2n-1、IR/2n。滿足按權(quán)分布的要求，可得：

從而實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換。

集成D/A轉(zhuǎn)換器類別及對(duì)比

目前集成D/A轉(zhuǎn)換器按其制作工藝分，分為雙極型和CMOS型兩類。電阻網(wǎng)絡(luò)有采用離子注入或擴(kuò)散電阻條，高精度的D/A轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)多采用薄膜電阻。

高速雙極型D/A轉(zhuǎn)換器，目前大多采用不飽和晶體管電流模擬開(kāi)關(guān)，其建立時(shí)間(穩(wěn)定時(shí)間)可縮短到數(shù)十至數(shù)百納秒。

CMOS型D/A轉(zhuǎn)換器中采用CMOS模擬開(kāi)關(guān)及驅(qū)動(dòng)電路，這種電路制造容易、造價(jià)低，但轉(zhuǎn)換速度不如雙極型高。