第二节 数 /模转换器
一、数 /模转换器的工作原理
二,DAC的主要技术指标
三、集成 D/A转换器及其应用
一、数 /模转换器的工作原理
数 /模转换器是将数字量转换成模拟量的
装置 。 其转换方式有并行转换和串行转换两种 。
目前常使用的是并行转换方式 。 并行转换是要
把转换的各位数字代码同时送到转换器相应的
输入端, 转换时间只取决于转换器中电流或电
压建立的时间以及求和时间, 所以转换速度快,
用得最多 。
数 /模转换器的输入输出可用下式表示：
KDA ?
公式
式中,A— 模拟输出电压 （ 或电流 ） ；
K— 基准电压 （ 或电流 ）,
D— 输入的数字量, 若 D是二进制整
数, 可用下式表示
00112211 2222 DDDDD nnnn ????? ???? ?
公式
式中,Di为 1或 0的系数,n为整数。为了
把数字量 D转换成模拟量 A，必须将二进制数中
每一个为 1的代码按其权相加，所得总和就是
与数字量成正比的模拟量，从而实现数字 /模
拟转换。为实现上述转换功能，基本的数 /模
转换器一般包括 5部分：精密的基准电压（或
电流）、暂时存放数字量的输入寄存器、模拟
二进制系数 Di的电压（或电流）开关、产生二
进制权电压或权电流的电阻译码电路、提供电
压或电流相加输出的运算放大器。
D/A转换器框图
UR
输
入
D
寄
存
器
电阻
译码
电路模
拟
开
关
运算放
大电路
模拟
信号
A
参考电压源
… … …
参考电压源
图 14-2 D/A转换器框图
…
1.权电阻 D/A转换器
图 14-3所示为 4位权电阻 D/A转换器原理图,
它由输入寄存器, 模拟开关 S3~S0,权电阻网
络, 基准电压源 UR和运算放大器 A等五部分组
成 。
4位权电阻 DAC
I∑ I
I1
I2
S0
S1
S2
S3D3
D2
D1
D0
UR
A
I3
I0
图 14-3 4位权电阻 DAC
RF
UO
输
入
寄
存
器
Q3
Q2
Q1
Q0
R02
R12
R22
R32
权电阻 D/A转换器组成
（ 1）输入寄存器。
（ 2）电阻模拟开关。
（ 3）权电阻网络。
（ 4）基准电源 UR。
（ 5）运算放大器 A。
工作原理
若有一个二进制数码表示的 4位数字量
D=D3D2D1D0。 用 4位二进制代码 D3,D2,D1、
D0分别控制电子开关 S3,S2,S1,S0。 当 Sn接
UR时该支路中的电阻便得到电流, 否则该支路
电流为 0,各支路的总电流流到 RF上便建立起
输出电压 。
取 RF=R/2,则
? ?00112233
33
0
2
1
1
2
0
3
01230123
2222
22222
842
DDDD
R
UDDDD
R
U
D
R
U
D
R
U
D
R
U
D
R
U
IIIII
RR
RRRR
?????
?
?
?
?
?
????
????????
? ?001122334 222222 DDDDURIRIU RFO ???????????
对一个 n为权电阻 DAC则存在如下关
系：
即将输入的数字量转换成了与之对
应的模拟输出量 。
? ?00112211 22222 DDDDUU nnnnnRO ?????? ???? ?
例如, 若 UR=10V,则对于 4位二进制数
D=D3D2D1D0=1001,转换成的模拟输出电压为
由于这里电阻的数值是按照二进制不同的
位权值进行匹配的, 所以叫做权电阻求和网络 。
? ? )(6 2 5.09210120202122 401234 VUU RO ??????????????
2.倒 T形电阻网络 D/A转换器
这种电路只有 R和 2R两种电阻接成倒 T形电阻
网络 。 4位倒 T形电阻网络 D/A转换器如图 14-4所
示 。
在电路的任一端口 A,B,C,D,其左边部分
电路的等效电阻为 R。 因此, 从参考电压端输入的
电流为 。
图 14-4
IR
2R
RRR
I
A
UR
A
图 14-4 倒 T形电阻网络 DAC
RF
UO
S3
D3
2RI3
S2
D2
2RI2
S1
D1
2RI1
S0
D0
2RI0
BCD
IO1
(LSB) (MSB)
根据电流分流公式即可得出各 2R支路的
电流分别为：
由此可得出电阻网络的输出电流,
? ?0011223341 22222 DDDDII RO ????
? ?001122334 2222
2
DDDD
R
U R ????
? ?0011223341 2222
2
DDDD
R
RUIRU FR
OFO ???????
运算放大器输出的模拟电压 UO为
如果输入的是 n位二进制数, 则
? ?0011223341 22222 DDDDRRUIRU FROFO ???????
? ?001122114 22222 DDDDRRUU nnnnFRO ?????? ???? ?
当取 RF=R时, 则上式为
即输出的模拟量与输入的数字量成正比关
系, 实现了数 /模转换 。
倒 T形电阻网络转换器是 D/A转换器中速度
最快的一种，使用最为广泛。
? ?001122114 22222 DDDDUU nnnnRO ?????? ???? ?
二,DAC的主要技术指标
1.分辨率
2.转换误差
3.转换速度
1.分辨率
分辨率是指对输出最小电压的分辨能力 。 它
用输入数码只有最低有效位为 1时的输出电压与输
入数码全为 1时输出满量程电压之比来表示, 即
12
1
?
? n分辨率
2.转换误差
又称转换精度, 表示 DAC输出电压的实际值
与理想值之差 。 常用最低有效位 （ LSB） 的倍数
表示, 例如某 DAC的转换误差是 LSB,就是输出
模拟电压的绝对误差等于输入二进制数为最低位
为 1时输出电压的一半 。 因此, 转换误差与位数
有关, 位数越多, LSB愈小, 精度则愈高 。
3.转换速度
转换速度是指从输入数字信号起, 到输出
电流或电压达到稳态值所需要的时间 。 因此, 也
称作输出建立时间 。 一般位数越多, 转换时间越
长 。 也就是说精度与速度是相互矛盾的 。
三、集成 D/A转换器及其应用
（ 一 ） DAC0832内部结构及管脚功能
（ 二 ） DAC0832的应用
（ 一） DAC0832内部结构及管脚功能
DAC0832的内部结构如图 14-5所示 。 它
由 8位输入寄存器, 8位 DAC 寄存器, 8位
D/A转换器及转换控制电路组成 。 其中, D/A
转换器由倒 T形电阻网络组成, 参考电压 UR
和求和运算放大器需要外接 。
图 14-5
XFER
4~7
输入
寄存器
DAC
寄存器
D/A
转换器
G1
G2
G3
13~16
19
1
2
17
18
D7~D4
D3~D0
ILE
CS
WR1
WR2
8
12
11
9
3
20
10
UR
IO1
IO2
VCC
AGND
DGND
Rf
LE1 LE2
图 14-5 DAC0832内部结构和引脚图
图中, LE1, LE2分别为输入寄存器和 DAC
寄存器的锁存信号, 当 时, 输出端跟随输入 。
当时, 输入数据被锁存, 且时开始 D/A转换 。
所以, 该芯片可实现三种工作方式：单缓冲方
式, 即只控制一级锁存器, 另一级始终直通；
也可采用双缓冲方式, 即两级锁存都受控；还
可以让两级都直通, 随时对输入数字信号进行
D/A转换 。 因此, 这种结构的转换器使用起来
非常灵活方便 。
D7~D0：数字信号输入端, D7为最高位, D0为最低
位 。
ILE：允许输入锁存, 高电平有效 。
CS：片选输入, 低电平有效 。
WR1,写信号 1输入, 低电平有效 。
WR2：写信号 2输入, 低电平有效 。
XFER：传送控制信号输入端, 低电平有效 。
UR：参考电压输入端, 可在 +10V~-10V范围内选择 。
IOUT1：电流输出 1。
IOUT2：电流输出 2。
Rf：反馈电阻引线端 。
VCC：电源端, 可在 +5V~+15V范围内选择 。
AGND：模拟信号接地端 。
DGND：数字信号接地端 。
（二） DAC0832的应用
DAC0832为电流输出型 D/A转换器, 要获得模
拟电压输出时, 需要外加转换电路, 图 14-6为
DAC0832和运放组成的单极性 D/A转换器电路 。 由
于 WR2与 XFER均接地, 为低电平, 故芯片内的两
个寄存器直接接通, 数据 D0~D7可直接送入寄存器
2。 ILE恒接高电平, 输入信号就由 CS与 WR1控制 。
在 CS=0时, 芯片被选中, 可写入数据进行转换 。
当基准电压 UR为 +5V时, 输出电压 UO的范围是 0~
-5V；当基准电压 UR为 +10V时, 输出电压 UO的范
围是 0~ -10V。
图 14-6
Rf
WR2
VCC ILE UR
D7~D0
WR1
XFER
CS
DAC0832
+5V
RF
IO1
IO2 A
UO
图 14-6 单极性输出 D/A转换电路
图 14-7
UO1
I3
I2
WR2
VCC ILE
UR
D7~D0
WR1
XFER
CS
DAC0832
+5V
2R
IO1
IO2
A1
UO
Rf
图 14-7 双极性输出 D/A转换电路
A2
2R
R
I1
一、数 /模转换器的工作原理
二,DAC的主要技术指标
三、集成 D/A转换器及其应用
一、数 /模转换器的工作原理
数 /模转换器是将数字量转换成模拟量的
装置 。 其转换方式有并行转换和串行转换两种 。
目前常使用的是并行转换方式 。 并行转换是要
把转换的各位数字代码同时送到转换器相应的
输入端, 转换时间只取决于转换器中电流或电
压建立的时间以及求和时间, 所以转换速度快,
用得最多 。
数 /模转换器的输入输出可用下式表示：
KDA ?
公式
式中,A— 模拟输出电压 （ 或电流 ） ；
K— 基准电压 （ 或电流 ）,
D— 输入的数字量, 若 D是二进制整
数, 可用下式表示
00112211 2222 DDDDD nnnn ????? ???? ?
公式
式中,Di为 1或 0的系数,n为整数。为了
把数字量 D转换成模拟量 A，必须将二进制数中
每一个为 1的代码按其权相加，所得总和就是
与数字量成正比的模拟量，从而实现数字 /模
拟转换。为实现上述转换功能，基本的数 /模
转换器一般包括 5部分：精密的基准电压（或
电流）、暂时存放数字量的输入寄存器、模拟
二进制系数 Di的电压（或电流）开关、产生二
进制权电压或权电流的电阻译码电路、提供电
压或电流相加输出的运算放大器。
D/A转换器框图
UR
输
入
D
寄
存
器
电阻
译码
电路模
拟
开
关
运算放
大电路
模拟
信号
A
参考电压源
… … …
参考电压源
图 14-2 D/A转换器框图
…
1.权电阻 D/A转换器
图 14-3所示为 4位权电阻 D/A转换器原理图,
它由输入寄存器, 模拟开关 S3~S0,权电阻网
络, 基准电压源 UR和运算放大器 A等五部分组
成 。
4位权电阻 DAC
I∑ I
I1
I2
S0
S1
S2
S3D3
D2
D1
D0
UR
A
I3
I0
图 14-3 4位权电阻 DAC
RF
UO
输
入
寄
存
器
Q3
Q2
Q1
Q0
R02
R12
R22
R32
权电阻 D/A转换器组成
（ 1）输入寄存器。
（ 2）电阻模拟开关。
（ 3）权电阻网络。
（ 4）基准电源 UR。
（ 5）运算放大器 A。
工作原理
若有一个二进制数码表示的 4位数字量
D=D3D2D1D0。 用 4位二进制代码 D3,D2,D1、
D0分别控制电子开关 S3,S2,S1,S0。 当 Sn接
UR时该支路中的电阻便得到电流, 否则该支路
电流为 0,各支路的总电流流到 RF上便建立起
输出电压 。
取 RF=R/2,则
? ?00112233
33
0
2
1
1
2
0
3
01230123
2222
22222
842
DDDD
R
UDDDD
R
U
D
R
U
D
R
U
D
R
U
D
R
U
IIIII
RR
RRRR
?????
?
?
?
?
?
????
????????
? ?001122334 222222 DDDDURIRIU RFO ???????????
对一个 n为权电阻 DAC则存在如下关
系：
即将输入的数字量转换成了与之对
应的模拟输出量 。
? ?00112211 22222 DDDDUU nnnnnRO ?????? ???? ?
例如, 若 UR=10V,则对于 4位二进制数
D=D3D2D1D0=1001,转换成的模拟输出电压为
由于这里电阻的数值是按照二进制不同的
位权值进行匹配的, 所以叫做权电阻求和网络 。
? ? )(6 2 5.09210120202122 401234 VUU RO ??????????????
2.倒 T形电阻网络 D/A转换器
这种电路只有 R和 2R两种电阻接成倒 T形电阻
网络 。 4位倒 T形电阻网络 D/A转换器如图 14-4所
示 。
在电路的任一端口 A,B,C,D,其左边部分
电路的等效电阻为 R。 因此, 从参考电压端输入的
电流为 。
图 14-4
IR
2R
RRR
I
A
UR
A
图 14-4 倒 T形电阻网络 DAC
RF
UO
S3
D3
2RI3
S2
D2
2RI2
S1
D1
2RI1
S0
D0
2RI0
BCD
IO1
(LSB) (MSB)
根据电流分流公式即可得出各 2R支路的
电流分别为：
由此可得出电阻网络的输出电流,
? ?0011223341 22222 DDDDII RO ????
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2
DDDD
R
U R ????
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2
DDDD
R
RUIRU FR
OFO ???????
运算放大器输出的模拟电压 UO为
如果输入的是 n位二进制数, 则
? ?0011223341 22222 DDDDRRUIRU FROFO ???????
? ?001122114 22222 DDDDRRUU nnnnFRO ?????? ???? ?
当取 RF=R时, 则上式为
即输出的模拟量与输入的数字量成正比关
系, 实现了数 /模转换 。
倒 T形电阻网络转换器是 D/A转换器中速度
最快的一种，使用最为广泛。
? ?001122114 22222 DDDDUU nnnnRO ?????? ???? ?
二,DAC的主要技术指标
1.分辨率
2.转换误差
3.转换速度
1.分辨率
分辨率是指对输出最小电压的分辨能力 。 它
用输入数码只有最低有效位为 1时的输出电压与输
入数码全为 1时输出满量程电压之比来表示, 即
12
1
?
? n分辨率
2.转换误差
又称转换精度, 表示 DAC输出电压的实际值
与理想值之差 。 常用最低有效位 （ LSB） 的倍数
表示, 例如某 DAC的转换误差是 LSB,就是输出
模拟电压的绝对误差等于输入二进制数为最低位
为 1时输出电压的一半 。 因此, 转换误差与位数
有关, 位数越多, LSB愈小, 精度则愈高 。
3.转换速度
转换速度是指从输入数字信号起, 到输出
电流或电压达到稳态值所需要的时间 。 因此, 也
称作输出建立时间 。 一般位数越多, 转换时间越
长 。 也就是说精度与速度是相互矛盾的 。
三、集成 D/A转换器及其应用
（ 一 ） DAC0832内部结构及管脚功能
（ 二 ） DAC0832的应用
（ 一） DAC0832内部结构及管脚功能
DAC0832的内部结构如图 14-5所示 。 它
由 8位输入寄存器, 8位 DAC 寄存器, 8位
D/A转换器及转换控制电路组成 。 其中, D/A
转换器由倒 T形电阻网络组成, 参考电压 UR
和求和运算放大器需要外接 。
图 14-5
XFER
4~7
输入
寄存器
DAC
寄存器
D/A
转换器
G1
G2
G3
13~16
19
1
2
17
18
D7~D4
D3~D0
ILE
CS
WR1
WR2
8
12
11
9
3
20
10
UR
IO1
IO2
VCC
AGND
DGND
Rf
LE1 LE2
图 14-5 DAC0832内部结构和引脚图
图中, LE1, LE2分别为输入寄存器和 DAC
寄存器的锁存信号, 当 时, 输出端跟随输入 。
当时, 输入数据被锁存, 且时开始 D/A转换 。
所以, 该芯片可实现三种工作方式：单缓冲方
式, 即只控制一级锁存器, 另一级始终直通；
也可采用双缓冲方式, 即两级锁存都受控；还
可以让两级都直通, 随时对输入数字信号进行
D/A转换 。 因此, 这种结构的转换器使用起来
非常灵活方便 。
D7~D0：数字信号输入端, D7为最高位, D0为最低
位 。
ILE：允许输入锁存, 高电平有效 。
CS：片选输入, 低电平有效 。
WR1,写信号 1输入, 低电平有效 。
WR2：写信号 2输入, 低电平有效 。
XFER：传送控制信号输入端, 低电平有效 。
UR：参考电压输入端, 可在 +10V~-10V范围内选择 。
IOUT1：电流输出 1。
IOUT2：电流输出 2。
Rf：反馈电阻引线端 。
VCC：电源端, 可在 +5V~+15V范围内选择 。
AGND：模拟信号接地端 。
DGND：数字信号接地端 。
（二） DAC0832的应用
DAC0832为电流输出型 D/A转换器, 要获得模
拟电压输出时, 需要外加转换电路, 图 14-6为
DAC0832和运放组成的单极性 D/A转换器电路 。 由
于 WR2与 XFER均接地, 为低电平, 故芯片内的两
个寄存器直接接通, 数据 D0~D7可直接送入寄存器
2。 ILE恒接高电平, 输入信号就由 CS与 WR1控制 。
在 CS=0时, 芯片被选中, 可写入数据进行转换 。
当基准电压 UR为 +5V时, 输出电压 UO的范围是 0~
-5V；当基准电压 UR为 +10V时, 输出电压 UO的范
围是 0~ -10V。
图 14-6
Rf
WR2
VCC ILE UR
D7~D0
WR1
XFER
CS
DAC0832
+5V
RF
IO1
IO2 A
UO
图 14-6 单极性输出 D/A转换电路
图 14-7
UO1
I3
I2
WR2
VCC ILE
UR
D7~D0
WR1
XFER
CS
DAC0832
+5V
2R
IO1
IO2
A1
UO
Rf
图 14-7 双极性输出 D/A转换电路
A2
2R
R
I1
