單片機(jī)小白學(xué)習(xí)之路(三十九)---DAC轉(zhuǎn)換的理解

目標(biāo):DAC的理解


1.DAC簡介

DAC(Digital to analog converter)即數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器橡淑,它可以將數(shù)
字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。它的功能與ADC相反茎用。

在常見的數(shù)字信號系統(tǒng)中熊响,大部分傳感器信號被轉(zhuǎn)化成電壓信號埃脏,而 ADC 把電壓模擬信號轉(zhuǎn)換成易于計(jì)算機(jī)存儲、處理的數(shù)字編碼丢郊,由計(jì)算機(jī)處理完成后盔沫,再由 DAC 輸出電壓模擬信號,該電壓模擬信號常常用來驅(qū)動某些執(zhí)行器件枫匾,使人類易于感知架诞。如音頻信號的采集及還原就是這樣一個過程。

  • DAC的主要技術(shù)指標(biāo):
    (1) 分辨率

DAC的分辨率是輸入數(shù)字量的最低有效位(LSB)發(fā)生變化時干茉,所對應(yīng)的輸出模擬量(電壓或電流)的變化量谴忧。它反映了輸出模擬量的最小變化值。分辨率與輸入數(shù)字量的位數(shù)有確定的關(guān)系,可以表示成FS /(2^n)沾谓。
FS表示滿量程輸入值委造,n為二進(jìn)制位數(shù)。對于5V的滿量程均驶,采用8位的DAC時昏兆,分辨率為5V/256=19.5mV;當(dāng)采用12位的DAC時妇穴,分辨率則為5V/4096=1.22mV爬虱。顯然,位數(shù)越多分辨率就越高腾它。

(2)線性度

線性度(也稱非線性誤差)是實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想直線特性之間的最大偏差饮潦。常以相對于滿量程的百分?jǐn)?shù)表示。如±1%是指實(shí)際輸出值與理論值之差在滿刻度的±1%以內(nèi)携狭。

(3)絕對精度和相對精度

  • 絕對精度(簡稱精度)是指在整個刻度范圍內(nèi)继蜡,任一輸入數(shù)碼所對應(yīng)的模擬量實(shí)際輸出值與理論值之間的最大誤差。
  • 絕對精度是由DAC的增益誤差(當(dāng)輸入數(shù)碼為全1時逛腿,實(shí)際輸出值與理想輸出值之差)稀并、零點(diǎn)誤差(數(shù)碼輸入為全0時,DAC的非零輸出值)单默、非線
    性誤差和噪聲等引起的碘举。
  • 絕對精度(即最大誤差)應(yīng)小于1個LSB。相對精度與絕對精度表示同一含義搁廓,用最大誤差相對于滿刻度的
    百分比表示引颈。

(4)建立時間

建立時間是指輸入的數(shù)字量發(fā)生滿刻度變化時,輸出模擬信號達(dá)到滿刻度值的±1/2LSB所需的時間境蜕。是描述D/A轉(zhuǎn)換速率的一個動態(tài)指標(biāo)蝙场。
根據(jù)建立時間的長短,可以將DAC分成超高速(<1μS)粱年、高速(10~1μS)售滤、中速(100~10μS)、低速(≥100μS)幾檔台诗。


2.DAC轉(zhuǎn)換原理
(1)T型電阻網(wǎng)絡(luò)DAC

T型電阻網(wǎng)絡(luò)

最右邊兩個電阻是并聯(lián)總電阻是R完箩,然后和一個電阻串聯(lián)變成了2R,這個2R有和一個電阻R并聯(lián)變成R,然后又和一個電阻串聯(lián)變2R拉队,這個2R又和一個電阻R并聯(lián)弊知。。粱快。秩彤。夺鲜。所以到最左邊I7處除了第一個2R,其它電阻總和是2R所以右大部分電流和最左邊2R經(jīng)過的電流是I/2,然后同樣最上面的總線每一個結(jié)點(diǎn)處把電流分1/2呐舔,到最后電流分成I/256了


3.PWM簡介

PWM(Pulse Width Modulation)即脈沖寬度調(diào)制币励,簡稱脈寬調(diào)制。它是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)珊拼,其控制簡單食呻、靈活和動態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式,其應(yīng)用領(lǐng)域包括測量澎现,通信仅胞,功率控制與變換,電動機(jī)控制剑辫、伺服控制干旧、調(diào)光、開關(guān)電源妹蔽,甚至某些音頻放大器椎眯。


PWM等效圖:

等效圖

****--------》一文讀懂PWM原理及其在電源中的應(yīng)用《---------****

下面的陰影面積等于上面對應(yīng)的分段的面積,下面的陰影高電平時間越長面積越大胳岂,上面的波形的電壓也就越高


PWM工作原理:

工作原理

PWM的一個周期是由高低電平組成的编整,最左邊第一條紅色豎線左側(cè)就 是一個周期。C是調(diào)節(jié)高電平占空比的借此來控制上圖的陰影面積用于輸出不同額波形


4.DA模塊電路

模塊電路

P21是輸入端口乳丰,DAC0是輸出端口掌测。LED和DAC0短接,DAC0的電壓由輸入端P21輸入的數(shù)據(jù)影響從而變大變小導(dǎo)致led燈DA1亮度不斷變化。

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