计算机8位D/A转换器DAC0832

DAC0832是双列直插式8位D/A转换器,能完成从数字量输入到模拟量(以电流形式)输出的转换。图1和图2分别为DAC0832的内部结构图和引脚图。

图1 DAC0832内部结构图

图2 DAC0832引脚图
从图1中可见,在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,它的锁存信号也称为通道控制信号XFER。因为有两级锁存器,所以DAC0832可以工作在双缓冲器方式下,即在输出模拟信号的同时,可以采集下一个数据。这样可以有效地提高转换速度。另外,有了两级锁存器以后,可以在多个D/A转换器同时工作时,利用第二级锁存器的锁存信号来实现多个转换器的同时输出。 图1中,当ILE为高电平、CS和WR1为低电平时,LE1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,LE1成为低电平,此时,数据被锁存到输入寄存器中,这样,输入寄存器的输出端不再随外部数据的变化而变化。
对第二级锁存器来说,XFER和WR2同时为低电平时,LE2为高电平,这时,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,LE2变为低电平,于是,将输入寄存器的信息锁存到DAC寄存器中。
图2 中各引脚的功能定义如下:
 CS——片选信号,它和允许输入锁存信号ILE合起来决定WR1是否起作用。
ILE——允许锁存信号。
 WR1——写信号1,它作为第一级锁存信号将输入数据锁存到输入寄存器中,WR1必须和CS、ILE同时有效。
WR2——写信号2,它将锁存在输入寄存器中的数据送到8位DAC寄存器中进行锁存,此时,传送控制信号XFER必须有效。
 XFER——传送控制信号,用来控制WR2。
DI7~DI0——8位数据输入端,DI7为最高位。
IOUT1——模拟电流输出端,当DAC寄存器中全为1时,输出电流最大;当DAC寄存器中全为0时,输出电流为0。
IOUT2——模拟电流输出端,IOUT2为一个常数与IOUT1的差,即IOUT1+IOUT2=常数。
Rfb——反馈电阻引出端,DAC0832内部已经有反馈电阻,所以,Rfb端可以直接接到外部运算放大器的输出端,这样,相当于将一个反馈电阻接在运算放大器的输入端和输出端之间。
UREF——参考电压输入端,此端可接一个正电压,也可接负电压,范围为+10~-10V。外部标准电压通过UREF与T形电阻网络相连。
UCC——芯片供电电压,范围为+5~+15V,最佳工作状态是+15V。
AGND——模拟量地,即模拟电路接地端。
DGND——数字量地。
DAC0832有以下三种不同的工作方式:
(1)直通方式。当ILE接高电平,CS、WR1、WR2和XFER都接数字地时,DAC处于直通方式,8位数字量一旦到达DI7~DI0输入端,就立即加到8位D/A转换器上被转换成模拟量。例如在构成波形发生器的场合,就要用到这种方式,即把要产生基本波形的存在ROM中的数据,连续取出送到DAC去转换成电压信号。
2)单缓冲方式
只要把两个寄存器中的任何一个接成直通方式,而用另一个锁存数据,DAC就可处于单缓冲工作方式。一般的做法是将WR2和XFER都接地,使DAC寄存器处于直通方式,另外把ILE接高电平,CS接端口地址译码信号,WR1接CPU系统总线的IO/W,这样便可以通过一条OUT指令选中该端口,使CS和WR1有效,启动D/A转换。
3)双缓冲方式
主要在以下两种情况下需要用双缓冲方式的D/A转换:
其一,需在程序的控制下,先把转换的数据传入输入寄存器,然后在某个时刻再启动D/A转换。这样可以做到数据转换与数据输入同时进行,因此转换速度较高。为此,可将ILE接高电平,WR1和WR2均接CPU的IO/W,CS和XFER分别接两个不同的I/O地址译码信号。执行OUT指令时,WR1和WR2均变为低电平。这样,可先执行一条OUT指令,选中CS端口,把数据写入输入寄存器;再执行第二条OUT指令,选中XFER端口,把输入寄存器内容写入DAC寄存器,实现D/A转换。
图3是DAC0832工作于双缓冲方式下,与有8位数据总线的微机相连的逻辑图。其中,CS的口地址为320H,XFER的口地址为321H。当CPU执行第一条OUT指令时,选中CS端口,选通输入寄存器,将累加器中的数据传入输入寄存器。再执行第二条OUT指令,选中XFER端口,把输入寄存器的内容写入DAC寄存器,并启动转换。执行第二条OUT指令时,累加器中的数据为多少是无关紧要的,主要目的是使XFER有效。

图3 DAC0832与有8位数据总线的微机的连接图
其二,在需要同步进行D/A转换的多路DAC系统中,采用双缓冲方式,可以在不同的时刻把要转换的数据分别打入各DAC的输入寄存器,然后由一个转换命令同时启动多个DAC的转换。图4是一个用3片DAC0832构成的3路DAC系统。图中,WR1和WR2接CPU的写信号WR,3个DAC的CS引脚各由一个片选信号控制,3个XFER信号连在一起,接到第4个片选信号上。ILE可以根据需要来控制,一般接高电平,保持选通状态。它也可以由CPU形成的一个禁止信号来控制,该信号为低电平时,禁止将数据写入DAC寄存器。这样,可在禁止信号为高电平时,先用3条输出指令选择3个端口,分别将数据写入各DAC的输入寄存器,当数据准备就绪后,再执行一次写操作,使XFER变低,同时选通3个D/A的DAC寄存器,实现同步转换。

图4 用DAC0832构成的3路DAC系统
(1)单极性输出电路
单极性输出电路如图5所示。D/A芯片输出电流i经输出电路转换成单极性的电压输出。图5(a)为反相输出电路,其输出电压为

图5(b)是同相输出电路,其输出电压为

2)双极性输出
在某些微机控制系统中,要求D/A的输出电压是双极性的,例如要求输出-5~+5V电压。在这种情况下,D/A的输出电路要作相应的变化。图6就是DAC082双极性输出电路实例。


图5 单极性输出电路
(a)反相输出;(b)同相输出
由电路各参数计算可得最后的输出电压表达式为UOUT=-2U1-UREF设U1为0~-5V,选取UREF为+5V,则UOUT=(0~10)V-5V=-5~+5V。

图6 双极性输出电路

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