并行数模转换设计报告DAC0832芯片DA设计报告.docx

1、并行数模转换设计报告DAC0832芯片DA设计报告并行数模转换设计报告 （DAC0832芯片）学 校：院 系：专 业：学 生：指导老师：目录：1. 设计任务12. 设计方案 22.1 DAC0832工作模式选择 2.2 输出级放大器确定参数确定3. 电路测试及结果分析 194. 参考文献205. 附录211. 设计任务： 用ATmega128单片机及DA0832芯片设计一个能产生正弦波的电路。2. 设计方案 2.1 DAC0832工作模式选择 2.1.1 DAC0832芯片引脚介绍 DAC0832主要性能参数： 分辨率8位； 转换时间1s; 参考电压10V； 单电源+5V+15v； 功耗20m

2、W。 D/A转换器品种繁多，有权电阻DAC、变形权电阻DAC、T型电阻DAC、电容型DAC和权电流DAC等。其中DAC0832是双列直插式8位D/A转换器。能完成数字量输入到模拟量(电流)输出的转换。逻辑电平输入与TTL兼容，共20引脚。如下图所示： D0D7：数字信号输入端。ILE：输入寄存器允许，高电平有效。CS：片选信号，低电平有效。WR1：写信号1，低电平有效。XFER：传送控制信号，低电平有效。WR2：写信号2，低电平有效。IOUT1、IOUT2：DAC电流输出端。Rfb：是集成在片内的外接运放的反馈电阻。 Vref：基准电压（-1010V）。Vcc：是源电压（+5+15V）。AGN

3、D：模拟地 NGND：数字地，可与AGND接在一起使用。DAC0832输出的是电流，一般要求输出是电压，所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。2.1.2 DAC0832的结构 DAC0832的内部结构如图10.9所示。DAC0832中有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存器，它的锁存信号为ILE；第二级锁存器称为DAC寄存器，它的锁存信号为传输控制信号。因为有两级锁存器，DAC0832可以工作在双缓冲器方式，即在输出模拟信号的同时采集下一个数字量，这样能有效地提高转换速度。此外，两级锁存器还可以在多个D/A转换器同时工作时，利用第二级锁存信号来实现多个转换器同步输出。2.1.2 DAC

4、0832 工作原理 DAC0832是采用CMOS工艺制成的单片直流输出型8位数/模转换器。它由倒T型R-2R电阻网络、模拟开关、运算放大器和参考电压VREF四大部分组成。运算放大器输出的模拟量V0为： 由上式可见，输出的模拟量 与输入的数字量（ ） 成正比，这就实现了从数字量到模拟量的转换。一个8位D/A转换器有8个输入端（其中每个输入端是8位二进制数的一位），有一个模拟输出端。输入可有28=256个不同的二进制组态，输出为256个电压之一，即输出电压不是整个电压范围内任意值，而只能是256个可能值。图4-83是DAC0832的逻辑框图和引脚排列。 图4-83 在DAC电路结构中，最简单而实用

5、的是采用T型电阻网络来代替单一的权电阻网络，整个电阻网络只需要R和2R两种电阻。在集成电路中，由于所有的组件都做在同一芯片上，电阻的特性可以做得很相近，而且精度与误差问题也可以得到解决。图10.8是采用T型电阻网络的4位D/A转换器。4位元待转换资料分别控制4条支路中开关的倒向。在每一条支路中，如果（资料为0）开头倒向左边，支路中的电阻就接到地；如果（资料为1）开关倒向右边，电阻就接到虚地。所以，不管开关倒向哪一边，都可以认为是接“地”。不过，只有开关倒向右边时，才能给运算放大器输入端提供电流。T型电阻网络中，节点A的左边为两个2R的电阻并联，它们的等效电阻为R，节点B的左边也是两个2R的电阻

6、并联，它们的等效电阻也是R，依次类推，最后在D点等效于一个数值为R的电阻接在参考电压VREF上。这样，就很容易算出，C点、B点、A点的电位分别为-VREF/2，-VREF/4，-VREF/8。在清楚了电阻网络的特点和各节点的电压之后，再来分析一下各支路的电流值。开关S3，S2，S1，S0分别代表对应的1位二进制数。任一资料位Di=1，表示开关Si倒向右边；Di=0，表示开关Si倒向左边，接虚地，无电流。当右边第一条支路的开关S3倒向右边时，运算放大器得到的输入电流为-VREF/（2R），同理，开关S2，S1，S0倒向右边时，输入电流分别为-VREF/（4R），-VREF/（8R），-VREF/

7、（16R）。如果一个二进制数据为1111，运算放大器的输入电流I=-VREF/（2R）-VREF/（4R）-VREF/（8R）-VREF/（16R）=-VREF/（2R）（20+2-1+2-2+2-3）=-VREF/（24R）（23+22+21+20）相应的输出电压V0=IR0=-VREFR0（24R）（23+22+21+20）将资料推广到n位，输出模拟量与输入数字量之间关系的一般表达式为：V0=-VREFR0/（2nR）（Dn-12n-1+Dn-2 2n-2+D121+D020） (Di=1或0)上式表明，输出电压V0除了和待转换的二进制数成比例外，还和网络电阻R、运算放大器反馈电阻R0、标

8、准参考电压VREF有关。LE为高电平、和为低电平时，为高电平，输入寄存器的输出跟随输入而变化；此后，当由低变高时，为低电平，资料被锁存到输入寄存器中，这时的输入寄存器的输出端不再跟随输入资料的变化而变化。对第二级锁存器来说，和同时为低电平时，为高电平，DAC寄存器的输出跟随其输入而变化；此后，当由低变高时，变为低电平，将输入寄存器的资料锁存到DAC寄存器中。 芯片内有两级输入寄存器，使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。D/A转换结果采用电流形式输出。要是需要相应的模拟信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现

9、这个供功能。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，还可以外接。 集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。 在DAC0832中有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存器，它的允许锁存信号为ILE，第二级锁存器称为DAC寄存器，它的锁存信号也称为通道控制信号 /XFER。当ILE为高电平，片选信号 /CS 和写信号 /WR1为低电平时，输入寄存器控制信号为1，这种情况下，输入寄存器的输出随输入而变化。此后，当 /WR1由低电平变高时，控制信号成为低电平，此时，数据被锁存到输入寄存器中

10、，这样输入寄存器的输出端不再随外部数据DB的变化而变化。对第二级锁存来说，传送控制信号 /XFER 和写信号 /WR2同时为低电平时，二级锁存控制信号为高电平，8位的DAC寄存器的输出随输入而变化，此后，当 /WR2由低电平变高时，控制信号变为低电平，于是将输入寄存器的信息锁存到DAC寄存器中。其时序图如下： 由于此次设计的电路可直接用直通模式，即输入寄存器，DAC寄存器都关闭。 故可采用下图所示接法： 2.2 输出级放大电路确定 D/A转换结果采用电流形式输出。若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也可外接。要得到电

11、压信号只有将D/A转换的电流信号利用电流型运放得到电压信号。运算放大器有三个特点：开环放大倍数非常高，一般为几千，甚至可高达10万。在正常情况下，运算放大器所需要的输入电压非常小。输入阻抗非常大。运算放大器工作时，输入端相当于一个很小的电压加在一个很大的输入阻抗上，所需要的输入电流也极小。输出阻抗很小，所以，它的驱动能力非常大。经过分析： OP07即可满足要求。 其中 3. 元件参数确定 3.1 Rp1及R3的确定 由于 VREF=+5v 又因为 为了保证电流较小取 R3=10 Rp1=20 即可 3.2 输出级放大电路元件参数确定 因为 所以可取 R2=10 Rp2=Rp3=50 R1=5.14. 电路测试及结果分析 电路板焊接无误，且Vout2出来波形正常为标准正弦波。 Vp-p=576mv Vmax=248mv Vmin=-328mv 结果满足要求。 5. 参考文献 电路 高等教育出版社 2005年第五版 邱关源 著 电子技术基础（模拟部分）高等教育出版社 2005年第五版 康华光 主编 电子技术基础（数字部分）高等教育出版社 2005年第五版 康华光 主编 AVR ATmega128 单片机C语言程序设计及实践 北京航空航天大学出版社 2007年 金钟夫等 编著 AVR 单片机应用开发指南及实例精解 中国电力出版社 2008年 杨正忠 耿德根 编著6. 附录