内容发布更新时间 : 2024/6/29 11:34:05星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
实验十四、DA数模转换实验
一、实验目的
1、熟悉Protuse仿真软件的使用；
2、熟悉利用Keil软件编译程序的过程；
3、掌握DA模数转换芯片的基本特性、内部结构和外部引脚； 4、掌握外部输入DA模数转换实验编程方法。
二、实验内容
DAC0832是由美国国家半导体公司（NSC）生产的8位D/A转换器， 芯片内采用CMOS工艺。该器件可以直接与Z80、8051、 8085等微处理器接口相连，是目前微机控制系统中常用的D/A转换芯片。
1、主要技术指标和特性 (1)并行8位DAC； (2)TTL标准逻辑电平；
(3)可单缓冲、 双缓冲或直通数据输入； (4)单一电源供电5～15 V； (5)参考电压源-10～+10 V； (6)转换时间≤1 μs;
(7)线性误差≤0.2%FSR; (8)功耗20 mW;
(9)工作温度0～70℃。 2、内部结构和引脚说明
DAC0832的内部结构和外部引脚分别如图14.1和图14.2所示。
DI7DI6DI5DI4DI3DI2DI1DI0ILE13141516456719DQD8位D/A锁存器QD8位D/A转换器Q8UREF12IOUT211IOUT1Rfb9Rfb320AGNDUCCDGND8位输入锁存器&LELECS1WR1218WR217XFER&10&图14.1 DAC0832内部结构框图
图14.2 DAC0832外部引脚图
(1)控制信号：
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CS为片选信号，低电平有效；ILE为输入锁存允许信号，高电平有效；WR1为输入锁存器的写信号，低电平有效。 只有当CS、ILE、WR1同时有效时，输入的数字量才能写入输入锁存器，并在WR1的上升沿实现数据锁存。
XFER、WR2这两个信号在一起配合使用，用于控制对D/A锁存器的操作。 X
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CS、ILE、WR1 这三个信号在一起配合使用，用于控制对输入锁存器的操作。
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FER为传送控制信号，低电平有效；WR2 为D/A锁存器的写信号，低电平有效。
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只有当XFER、WR2同时有效时，输入锁存器的数字量才能写入到D/A锁存器，并在WR2的上升沿实现数据锁存。
(2)输入数字量:
DI0～DI7是8位数字量输入（自然二进制码），其中，DI0为最低位，DI7为最高位。
(3)输出模拟量:
IOUT1是DAC输出电流1。当D/A锁存器中的数据全为1时，IOUT1最大（满量程输出）； 当D/A锁存器中的数据全为0时，IOUT1 = 0。
IOUT2是DAC输出电流2。 IOUT2为一常数（满量程输出电流）与IOUT1之差，即IOUT1+IOUT2=满量程输出电流。
(4)电源、 地:
UREF：参考电压源。DAC0832需要外接基准电压，在－10 V～+10 V范围内取值。
UCC：工作电压源。工作电压的范围为+5 V～+15 V， 最佳工作状态时用+15 V。 DGND、AGND分别为数字电路地和模拟电路地。所有数字电路的地线均接到DGND，所有模拟电路的地线均接到AGND， 并且就近将DGND和AGND在一点且只能在一点短接，以减少干扰。
(5)其它:
Rfb为反馈电阻连线端。DAC0832为电流输出型D/A转换器， 所以要获得模拟电压输出时，需要外接运算放大器，但运算放大器的反馈电阻不需要外接，在芯片内部已集成了一个15 kΩ的反馈电阻。
3、DAC0832工作原理
(MSB) (L …
0 5 D D . 6 7 DAC0832 R I f － ＋ U
S0 S Io S S 求和放大ut2 7 6 5 0 I I I I器 2 2 20 5 6 7 2R 2R R R R UP5 R P P P0 REF 6 7 图14.3 DAC0832中的D/A转换电路
在图14.3中，模拟开关Si受输入数字量Di的控制。Di=0时， Si接地；Di=1时，Si接虚地。
无论Si接地或是接虚地，电阻网络中各支路的电流保持不变。由参考电压源UREF流出的总电流I=UREF/R，并且该电流每经过一个节点时都会进行1/2分流，则各2R电阻支路的电流Ii = I/2n-i（n= 8）。但是，随着输入数字量的不同，输出电流IOUT1和IOUT2也不相同，不难求出
IOUT1IOUT2I?82I?82?(Di?07i?07i?2)?2i)UREF?常数R
?(D2iIOUT1?IOUT?I?则外接求和放大器的输出电压为：
UO??IOUT1Rfb
在DAC0832中，通常R= Rfb≈15 kΩ， 所以：
UO71UREF??8Rfb?(Di?2i)2Ri?0
URE??28F?(Di?07i?2i)
可见，输出电压在数值上与基准电压UREF的绝对值成正比，与输入数字量成正比，极性与基准电压的极性相反。 而基准电压UREF是可正可负的，所以可以在UREF端加一个交流电压ui，从而，运算放大器输出电压为：