单片机ad转换电路图数模转换电路(DA)|产品概述|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

数模转换电路(DA)

一、DAC的基本原理

将输入数字量变换成模拟量输出。基本思路：将输入的二进制数按其位权的大小先转换成与之成正比的电流量(I)，然后将该电流再转换成模拟量电压输出(V)，即D→I，I→V输出。

实现数字量—模拟量转换的电路框图：

D/A转换特性图

三位二进制数字量输入和模拟量输出的关系：

图中输出模拟量的最小增量VLSB表示输入数字量中最低位为“1”时的模拟电压大小。

二、四位倒T网络D/A转换器

其特点是只有二种电阻阻值，精度可以做得很高；由于运放的反相输入端为虚地特性，开关切换时流过支路电流不变，只是流向反相端还是流向地端，所以没有过渡过程，转换速很快。

由图可知；网络部分的总电阻为R，而流过参考电源VREF的总电流为：

，而流过每一个节点的电流依次降低一半，即流过每一个支路的电流依次为：

。当输入二进制数的某一位高电平时，对应支路的电流流向反相端，反之流向地。因此流向反相端的电流有：

又因为：

，所以输出电压有：

输入为n位数字量时：

当R=Rf时：

这种D/A转换器的典型产品是AD7520(10位的一片D/A转换器)

三、正负模拟量输出的DAC电路

当正负的数字量输入时，要求有正负的模拟量出。前面我们介绍过，一个正负数可以用补码表示。因此，一个用补码输入的正、负数，如何转换成正、负输出的模拟量呢？

现以一个三位二进制补码为例加以说明，3位二进制补码可以表示为从+3到-4之间的任何一个十进制整数。

三位二进制补码输入时与之对应的偏移码和D/A转换器输出间的关系表：

能得到双极性输出电压的电路如图，它是将补码输入后，最高位求反，并设置了偏移电路来实现双极型电压输出的。

电路说明：当输入补码d2d1d0=000，偏移码=100时，使

=0。因此，应调节RB的值，使IB=IMSB=VB/RB，输出模拟电压为0。

而在其它数字量输入的情况下，输出模拟量有：

，

式中的Imax为偏移码全为1时的总电流。

对n位的双极型D/A转换电路，则有：

输出模拟电压为：

四、集成D/A转换器DAC0832应用举例

特点：8位分辨率，与8位微机兼容，价格低，接口简单，转换控制容易，电路为R-2R T型电阻网络结构等。

外形和内部电路如图：

D7～D0是数字量输入端，VREF外接参考电压，可正、可负。IO

UT1和IOUT2是电流输出端，接运算放大器。内部

和

分别是两个寄存器的锁存控制端，当

由1变0时， D7～D0输入数据送入8位输入寄存器，当

由1变0时，8位输入寄存器的数据锁存至8位DAC寄存器，并使8位DAC转换器的输出发生相应的变化。

DAC0832与8031单片机连接电路：

其中，DAC0832的输入数字量以及转换所需的各控制信号都来自单片机8031。

电路进行两路D/A转换，实现双缓冲器的同步方式连接。其工作原理如下：CPU的P0口P0～P7分时向DAC0832(1)和DAC0832(2)送出要转换的数字量，锁存在各自的输入锁存器中，然后CPU同时向两片DAC0832发出转换控制信号，使两个D/A转换器输入寄存器中的数据打入DAC寄存器，实现同步转换输出模拟量。由于该DAC是电流型输出，所以，用运放实现I/V转换，输出为模拟电压信号。电路采用二级运放放大。如果参考电压VREF为正电压时，第一级运放输出0～-5V模拟电压，而第二级输出-5V～+5V的模拟电压。

单片机AD转换方法为什么要AD转换？

单片机AD转换方法为什么要AD转换?所有单片机一般只能处理数字信号。可是当单片机需要获取电路上的某一点电压值的时候，就必须使用AD转换。如果你直接把单芯片的引脚连接到电路的点上，单片机只知道这个点的电压是低的或高的，怎样才能得到它的电压值呢?比如数字万用表，它测量电压，先将AD转换电路，将电压值转换为一个值，然后将此值发送到单片机，单片机经过计算处理后，再将电压值显示到屏幕上。但现在有一些强大的单片机，其内部AD转换器已经集成，不需要你连接AD转换芯片。

A是模拟信号的意思，D是数字信号的意思，AD转换就是模数转换，顾名思义，就是把模拟信号转换成数字信号，例如把电压值转化为数字信号。

1、分辨率

举个简单的例子，8位芯片只能转换最小到0.01V的电压，而12位的芯片却能转换最小到0.001V的电压，如果一个电压为3.359V，8位芯片转出来后的数值是3.35V，12位芯片转换出来后是3.359V，精度比8位就高一个档次了。(注：这里数值不是正确的数值，举例用，切勿实际使用)

2、8位16位的ad转换芯片是什么意思

8位，16位就代表了AD转换芯片的转换分辨率，数字越大，分辨率越高，同时也反映了它的精度，数字越大，精度相对也越高。8位算是最低了，有些单片机里集成的AD转换器一般是10位的。12位和16位的芯片价格就比较贵了。

3、精度

精度是AD芯片的一个重要参数，表示采集到的数据和真实值之间的相差的程度。例如单片机转换出来的结果是0.3V，而实际可能是0.31V，这样就相差了0.01V。这种误差是不可避免无法消除的。这和在第3点中提到的位数有关，位数越高，这样的误差越小。

单片机ad转换处理方法

4、采样

采样是AD转换的速度性能指标，通俗的说就是每秒里能采样多少次，采样次数越高芯片性能越好。如果对采样不理解，也可以用另一种方式理解，就是一个AD转换芯把电压值转换成数字值这个过程所需要的时间，时间越短越好。

单片机内集成的A/D转换，一般都有相应的特殊功能寄存器来设置A/D的使能标志，参考电压，转换频率，通道选择，A/D输入口的属性(模拟量输入还是普通的I/O口)，启动，停止控制等。有了这些寄存器，使得我们控制单片机的模拟量采集变得非常方便。

A/D转换的基本原理是：将参考电平按最大的转换值量化，再利用输入模拟电平与参考电平的比例来求得输入电平的测量值(V测=V参*(AD量化值/AD转换的最大值))。有些MCU A/D转换的参考电平可以选择由一个外部引脚输入，这样使得用户可以对A/D转换进行更好的控制。值得注意的一点就是A/D转换的输入电平必须比参考电平低或相等，不然测试的结果就会有很大的偏差。

下面以参考电平为5V，转换的精度为8位为例来说明如何取得实际的测量值是多少。如果AD量化值为128，则V测= 5*128/256=2.5V。因为V测=V参*(AD量化值/AD转换的最大值)=AD量化值*(V参/AD转换的最大值)，而针对具体的硬件电路，“V参/AD转化的最大值”是一个固定的系数。而这个系数，就相当于测试的精度了。对于10位的A/D，5V的参考电压的测试精度约5毫伏，而用2.048伏的参考电压，精度就可以达到2毫伏。当然测试的电压范围相应的也减小了。我曾经就用这种减小测量范围来提高精度，使用PIC16F76做A/D测量，使得正负误差不超过5毫伏的高精度测试电源。当误差超过5毫伏时，电路发出报警声，提示操作员，重新调解电压到规定范围内。

然而，即使使用同样一款MCU，不同的软硬件设计者，使得A/D转换的效果相差也甚远。主要是很多新手在处理上有些不当，不是直接把一次转换后的结果拿来处理并做相应的显示，就是对参考电平不做处理。所以使得显示效果老是变化不定，给人一种不稳定的感觉。

针对参考电平设在单片机内部的MCU，主要是要对A/D的量化值做数字滤波处理，比如多次间隔采样，再求平均等。而针对参考电压可以从外部输入脚引入的，最好单独设置一组高稳定度的参考电压，如TL431等。这样，即使MCU的主电源有些波动也不会导致A/D转换值的漂移。其实在没有高精度参考电压的情况下，或者A/D量化值很不稳定的情况下，

我们依然可以通过软件的方法将与A/D转换有关的显示或其他的驱动做得非常稳定。这就要看程序员的设计经验了。