数位类比转换器
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数位类比转换器（Digital to analog converter，英文缩写：DAC）是一种将数位讯号转换为类比讯号（以电流、电压或电荷的形式）的设备。
- 类比数位转换器（ADC）则是以相反的方向工作。
- 在很多数位系统中，讯号以数位方式存储和传输，而数位类比转换器可以将这样的讯号转换为类比讯号，从而使得它们能够被外界（人或其他非数位系统）识别。
- 数位类比转换器的常见用法是在音乐播放器中将数位形式存储的音讯讯号输出为类比的声音。
- 数位类比转换器，又称D/A转换器，简称DAC，它是把数位量转变成类比的器件。
- D/A转换器基本上由4个部分组成，即权电阻网路、运算放大器、基准电源和类比开关。
- 模数转换器中一般都要用到数模转换器; 模数转换器即A/D转换器，简称ADC，它是把连续的类比信号转变为离散的数位信号的器件。
- 最常见的数位类比转换器是将并行二进位的数位量转换为直流电压或直流电流，它常用作程序控制电脑系统的输出通道，与执行器相连，实现对生产过程的自动控制。
- 数位类比转换器电路还用在利用回馈技术的模数转换器设计中。
- 构成和特点:DAC主要由数位寄存器、类比电子开关、位元权网路、求和运算放大器和基准电压源（或恒流源）组成。
- 用存于数位寄存器的数位量的各位数码，分别控制对应位元的类比电子开关，使数码为1的位元在位权网路上产生与其位元权成正比的电流值，再由运算放大器对各电流值求和，并转换成电压值。
- 一种将二进位数字字量形式的离散信号转换成以标准量（或参考量）为基准的类比量的转换器，简称 DAC
- 有的电视机的显像也有类似的过程。
- 数位类比转换器有时会降低原有类比讯号的精度，因此转换细节常常需要筛选，使得误差可以忽略。
- 由于成本的考虑以及对于模块化电子元件的需求，数位类比转换器基本上是以积体电路的形式制造。
- 数位类比转换器有多重架构，它们各自都有各自的优缺点。
- 在特定的应用中，数位类比转换器的选用是否合适，取决于其一系列参数（包括转换速率以及解析度）是否合适。
目录
数位类比转换器原理
- 数位类比转换器原理是一种将数字信号转换为模拟信号（以电流、电压或电荷的形式）的设备; 模拟数字转换器（ADC）则是以相反的方向工作。
- 在很多数字系统中，信号以数字方式存储和传输，而数位类比转换器原理可以将这样的信号转换为模拟信号，从而使得它们能够被外界（人或其他非数字系统）识别。
- 数位类比转换器原理的常见用法是在音乐播放器中将数字形式存储的音讯信号输出为模拟的声音。
- 有的电视机的显像也有类似的过程。
- 数位类比转换器原理有时会降低原有模拟信号的精度，因此转换细节常常需要筛选，使得误差可以忽略。
- 成本的考虑以及对于模块化电子元件的需求，数字模拟转换器基本上是以集成电路的形式制造。
- 数位类比转换器原理有多重架构，它们各自都有各自的优缺点。
- A/D转换器以离散的周期，切分出类比讯号的振幅后，再转换成以符号表示的数位讯号。
- A/D转换后，数位讯号的位元数称为解析度(此时为3bit)，最高有效位元称为MSB(Most Significant Bit)，最低有效位元称为LSB(Least Significant Bit)。
- 在特定的应用中，数字模拟转换器的选用是否合适，取决于其一系列参数（包括转换速率以及分辨率）是否合适。
- ADC即数位类比转换器，为一个将连续的类比讯号或者物理量(通常为电压)转换成数位讯号。
- ADC经常用于通讯、仪器和测量以及电脑系统中，可方便数位讯号处理和资讯的储存。
- 大多数情况下，ADC的功能会与数位电路整合在同一晶片上，但部份设备仍需使用独立的ADC。
- 行动电话是数位晶片中整合ADC功能的例子，而具有更高要求的蜂巢式基地台则需依赖独立的ADC以提供最佳性能。
- ADC具备一些特性，包括：
- 类比输入，可以是单通道或多通道类比输入
- 参考输入电压，该电压可由外部提供，也可以在ADC内部产生
- 时脉输入，通常由外部提供，用于确定ADC的转换速率
- 电源输入，通常有类比和数位电源接脚
- 数位输出，ADC可以提供平行或串列的数位输出
- 数位类比转换器(DAC)的基本原理:
- DAC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DAC由电阻阵列和n个电流开关(或电压开关)构成。按数位输入值切换开关,产生比例于输入的电流(或电压) 。
- 也有为了改善精度而把恒流源放入器件内部的。
- DAC分为电压型和电流型两大类,电压型DAC有权电阻网路、T型电阻网路和树形开关网路等;电流型DAC有权电流型电阻网路和倒T型电阻网路等。
- 1 电压输出型(如TLC5620) 。
- 电压输出型DAC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DAC使用。
- 2 电流输出型(如THS5661A ) 。
- 电流输出型DAC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。
- 3 乘算型(如AD7533) 。
- DAC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,后者由于能得到数位输入和基准电压输入相乘的结果而输出,因而称为乘算型DAC。
- 乘算型DAC一般不仅可以进行乘法运算,而且可以作为使输入信号数位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DAC。
- 一位元DAC与前述转换方式全然不同,它将数位值转换为脉冲宽度调制或频率调制的输出,然后用数位滤波器作平均化而得到一般的电压输出,用于音讯等场合。[1]
类比数位转换器重要属性
- 首先简单介绍一下理想类比数位转换器（DAC）的属性，然后再深入讨论更为复杂的规范。
- 无论是DAC还是模数转换器（ADC），任何数据转换器的最基本属性都是其解析度。
- 对于DAC来说，解析度描述了可用来代表模拟输出信号的数字域位数。
- 我们可通过解析度计算代码数量或者可写入转换器的可能输入总数。
- 应用于数据转换器的内部或外部参考电压非常重要。
- 任何转换器的良好性能都等同于其参考值，因为任何噪声或参考漂移都会在输出端体现。
- 对于DAC来说，参考电压可设定输出范围和代码间的步长。
- 通常将代码间输出步长描述为“最低有效位加权”或LSB加权。
- 我们可利用代码数量和参考电压计算出如下所示的LSB加权。在理想DAC中，每个代码间转换的间隔都是1LSB。
- 这里需要一点技巧，但如果是n位，我们实际可计数到的最高数是2n–1。
- 如果您觉得不好理解，可以考虑2位实例。我们可利用2位计数0、1、2和3，但没有4（24）。
- 这种数字规律符合大多数DAC的内部模拟结构，我们将在后续文章中重点讨论。您是否已经被我说服打算订阅该系列文章了呢？
- 理想DAC的重要属性：
- 1、由参考输入设定近轨至轨输出，切记满量程输出应为Vref-1LSB；
- 2、任何两个顺序码的间隔均正好为1LSB；
- 3、无丢失码，完全单调；
- 4、代码间的瞬间转换。 [2]