D/A转换的工作原理

D/A转换就是要将数字量D转换成与之成正比的模拟量V，即：V= R×D ，其中R为比例系数。若D为二进制数，则按权展开后 ：

例如：三位二进制数按位权展开：D=d2×2² d1×2¹ d0×2⁰ 。

数模转换（D/A）电路形式是多种多样的，多数采用T型电阻解码网络。现以三位二进制数的数模转换电路说明其工作原理，如图10-3所示。在T型解码网络中，有一个标准电源V_REF 。二进制数的每一位di（i=0,1,2）对应一个电阻2R，并由该二进制值di控制一个双向电子开关Ki，当di=0时Ki接地，当di=1时Ki接通右边运算放大器求和点∑。下面分析输出电压V。

当D= d2d1d0=111时，所有开关Ki均接放大器求和点∑，由于∑是虚地点，从A点看，D点与∑点均为地，所以：

， ，

B点左边的网络电路（图10-3虚框中部分）可简化一个2R的等效电阻，与A点同样原理可得 ， ，

再将C点左边网络电路简化为一个2R的等电阻，则有

， ，

最后将整个网络电路等效为一个阻值为R的电阻，则由C点：I =V_REF/R

总电流：

输出电压：

上述公式，虽然是从D=d2d1d0=111的情况下推出的，但对D取其它值同样成立。如D=d2d1d0=000，由图10-3可知，电子开关Ki均接地，所以

，

此结果与公式推导V=V_R0×D=0是完全相同。推广到一般情况，对于n位二进制数D， 其输出电压为：

由上式可见，输出电压与二进制数D成线性比例关系。调整运算放大器的反馈电阻R0和参考电压－V_REF ，就可得到和n位二进制数成线性比例的输出电压V。

将（R-2R）T型电阻网络、二进制数码控制电子开关以其控制电路集成在一个芯片内，便形成了各种型号的D/A芯片。D/A转换芯片的输出方式有两种：电流输出与电压输出。实际使用时，常采用电流输出的D/A芯片外加运算放大器实现电压输出。从连接方式上看，D/A芯片可分为两类，一类是D/A芯片内设置有数据寄存器，具有数据写入选通信号和片选信号输入线，它们可以与80C51单片机直接接口，作为单片机的I/O扩展口。另一类D/A芯片内没有锁存器，输出信号随输入数据变化而变化，因此不能直接与CPU数据总线接口，必须通过并行口和系统连接。