數位類比轉換器
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數位類比轉換器（Digital to analog converter，英文縮寫：DAC）是一種將數位訊號轉換為類比訊號（以電流、電壓或電荷的形式）的設備。
- 類比數位轉換器（ADC）則是以相反的方向工作。
- 在很多數位系統中，訊號以數位方式存儲和傳輸，而數位類比轉換器可以將這樣的訊號轉換為類比訊號，從而使得它們能夠被外界（人或其他非數位系統）識別。
- 數位類比轉換器的常見用法是在音樂播放器中將數位形式存儲的音訊訊號輸出為類比的聲音。
- 數位類比轉換器，又稱D/A轉換器，簡稱DAC，它是把數位量轉變成類比的器件。
- D/A轉換器基本上由4個部分組成，即權電阻網路、運算放大器、基準電源和類比開關。
- 模數轉換器中一般都要用到數模轉換器; 模數轉換器即A/D轉換器，簡稱ADC，它是把連續的類比信號轉變為離散的數位信號的器件。
- 最常見的數位類比轉換器是將並行二進位的數位量轉換為直流電壓或直流電流，它常用作程序控制電腦系統的輸出通道，與執行器相連，實現對生產過程的自動控制。
- 數位類比轉換器電路還用在利用回饋技術的模數轉換器設計中。
- 構成和特點:DAC主要由數位寄存器、類比電子開關、位元權網路、求和運算放大器和基準電壓源（或恒流源）組成。
- 用存於數位寄存器的數位量的各位數碼，分別控制對應位元的類比電子開關，使數碼為1的位元在位權網路上產生與其位元權成正比的電流值，再由運算放大器對各電流值求和，並轉換成電壓值。
- 一種將二進位數字字量形式的離散信號轉換成以標準量（或參考量）為基準的類比量的轉換器，簡稱 DAC
- 有的電視機的顯像也有類似的過程。
- 數位類比轉換器有時會降低原有類比訊號的精度，因此轉換細節常常需要篩選，使得誤差可以忽略。
- 由於成本的考慮以及對於模塊化電子元件的需求，數位類比轉換器基本上是以積體電路的形式製造。
- 數位類比轉換器有多重架構，它們各自都有各自的優缺點。
- 在特定的應用中，數位類比轉換器的選用是否合適，取決於其一系列參數（包括轉換速率以及解析度）是否合適。
目录
數位類比轉換器原理
- 數位類比轉換器原理是一種將數字信號轉換為模擬信號（以電流、電壓或電荷的形式）的設備; 模擬數字轉換器（ADC）則是以相反的方向工作。
- 在很多數字系統中，信號以數字方式存儲和傳輸，而數位類比轉換器原理可以將這樣的信號轉換為模擬信號，從而使得它們能夠被外界（人或其他非數字系統）識別。
- 數位類比轉換器原理的常見用法是在音樂播放器中將數字形式存儲的音訊信號輸出為模擬的聲音。
- 有的電視機的顯像也有類似的過程。
- 數位類比轉換器原理有時會降低原有模擬信號的精度，因此轉換細節常常需要篩選，使得誤差可以忽略。
- 成本的考慮以及對於模塊化電子元件的需求，數字模擬轉換器基本上是以集成電路的形式製造。
- 數位類比轉換器原理有多重架構，它們各自都有各自的優缺點。
- A/D轉換器以離散的週期，切分出類比訊號的振幅後，再轉換成以符號表示的數位訊號。
- A/D轉換後，數位訊號的位元數稱為解析度(此時為3bit)，最高有效位元稱為MSB(Most Significant Bit)，最低有效位元稱為LSB(Least Significant Bit)。
- 在特定的應用中，數字模擬轉換器的選用是否合適，取決於其一系列參數（包括轉換速率以及分辨率）是否合適。
- ADC即數位類比轉換器，為一個將連續的類比訊號或者物理量(通常為電壓)轉換成數位訊號。
- ADC經常用於通訊、儀器和測量以及電腦系統中，可方便數位訊號處理和資訊的儲存。
- 大多數情況下，ADC的功能會與數位電路整合在同一晶片上，但部份設備仍需使用獨立的ADC。
- 行動電話是數位晶片中整合ADC功能的例子，而具有更高要求的蜂巢式基地台則需依賴獨立的ADC以提供最佳性能。
- ADC具備一些特性，包括：
- 類比輸入，可以是單通道或多通道類比輸入
- 參考輸入電壓，該電壓可由外部提供，也可以在ADC內部產生
- 時脈輸入，通常由外部提供，用於確定ADC的轉換速率
- 電源輸入，通常有類比和數位電源接腳
- 數位輸出，ADC可以提供平行或串列的數位輸出
- 數位類比轉換器(DAC)的基本原理:
- DAC的內部電路構成無太大差異,一般按輸出是電流還是電壓、能否作乘法運算等進行分類。
- 大多數DAC由電阻陣列和n個電流開關(或電壓開關)構成。按數位輸入值切換開關,產生比例於輸入的電流(或電壓) 。
- 也有為了改善精度而把恒流源放入器件內部的。
- DAC分為電壓型和電流型兩大類,電壓型DAC有權電阻網路、T型電阻網路和樹形開關網路等;電流型DAC有權電流型電阻網路和倒T型電阻網路等。
- 1 電壓輸出型(如TLC5620) 。
- 電壓輸出型DAC雖有直接從電阻陣列輸出電壓的,但一般採用內置輸出放大器以低阻抗輸出。
- 直接輸出電壓的器件僅用於高阻抗負載,由於無輸出放大器部分的延遲,故常作為高速DAC使用。
- 2 電流輸出型(如THS5661A ) 。
- 電流輸出型DAC很少直接利用電流輸出,大多外接電流- 電壓轉換電路得到電壓輸出,後者有兩種方法:一是只在輸出引腳上接負載電阻而進行電流- 電壓轉換,二是外接運算放大器。
- 3 乘算型(如AD7533) 。
- DAC中有使用恒定基準電壓的,也有在基準電壓輸入上加交流信號的,後者由於能得到數位輸入和基準電壓輸入相乘的結果而輸出,因而稱為乘算型DAC。
- 乘算型DAC一般不僅可以進行乘法運算,而且可以作為使輸入信號數位化地衰減的衰減器及對輸入信號進行調製的調製器使用。
- 4 一位DAC。
- 一位元DAC與前述轉換方式全然不同,它將數位值轉換為脈衝寬度調製或頻率調製的輸出,然後用數位濾波器作平均化而得到一般的電壓輸出,用於音訊等場合。[1]
類比數位轉換器重要屬性
- 首先簡單介紹一下理想類比數位轉換器（DAC）的屬性，然後再深入討論更為複雜的規範。
- 無論是DAC還是模數轉換器（ADC），任何數據轉換器的最基本屬性都是其解析度。
- 對於DAC來說，解析度描述了可用來代表模擬輸出信號的數字域位數。
- 我們可通過解析度計算代碼數量或者可寫入轉換器的可能輸入總數。
- 應用於數據轉換器的內部或外部參考電壓非常重要。
- 任何轉換器的良好性能都等同於其參考值，因為任何噪聲或參考漂移都會在輸出端體現。
- 對於DAC來說，參考電壓可設定輸出範圍和代碼間的步長。
- 通常將代碼間輸出步長描述為「最低有效位加權」或LSB加權。
- 我們可利用代碼數量和參考電壓計算出如下所示的LSB加權。在理想DAC中，每個代碼間轉換的間隔都是1LSB。
- 這裡需要一點技巧，但如果是n位，我們實際可計數到的最高數是2n–1。
- 如果您覺得不好理解，可以考慮2位實例。我們可利用2位計數0、1、2和3，但沒有4（24）。
- 這種數字規律符合大多數DAC的內部模擬結構，我們將在後續文章中重點討論。您是否已經被我說服打算訂閱該系列文章了呢？
- 理想DAC的重要屬性：
- 1、由參考輸入設定近軌至軌輸出，切記滿量程輸出應為Vref-1LSB；
- 2、任何兩個順序碼的間隔均正好為1LSB；
- 3、無丟失碼，完全單調；
- 4、代碼間的瞬間轉換。 [2]