假设D3、D2、D1、D0全为1，则BS3、BS2、BS1、BS0全部与“1”端相连。根据电流定律，有： 由于开关 BS3 ～ BS0 的状态是受要转换的二进制数 D3、D2、D1、D0 控制的，并不一定全是“1”。因因此，可以得到通式：

对于 n 位 D/A 转换器，它的输出电压VOUT与输入二进制数B( Dn-1~ D0) 的关系式可写成： 考虑到放大器反相端为虚地，故： 选取 Rfb = R ，可以得到： 对于 n 位 D/A 转换器，它的输出电压VOUT与输入二进制数B( Dn-1~ D0) 的关系式可写成： 结论：由上述推导可见，输出电压除了与输入的二进制数有关，还与运算放大器的反馈电阻 Rfb以及基准电压VREF有关。

- + 3 A 2 1 R S N I V G 负载 (外接) 外接地 T U O (a) 经典的前置放大器

138 为3 线－8 线译码器 138 为3 线－8 线译码器，共有 54/74S138和 54/74LS138 两种线路结构型式，其主要电特性的典型值如下：       当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/(G2A)和/(G2B)）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。      利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。

接口程序如下： MOV BX，BUFF ；置采样数据区首址 MOV CX，08H ；８路输入 START： OUT PA，AL ；启动A/D转换 REOC： IN AL，PB ；读EOC RCR AL，01 ；判断EOC JNC REOC ；若EOC=0，继续查询 IN AL，PA ；若EOC=1，读A/D转换数 MOV [BX]，AL ；存A/D转换数 INC BX ；存A/D转换数地址加1 INC PA ；接口地址加1 LOOP START ；循环

设8路D/A转换的8个输出数据存放在内存数据段BUF0~BUF7单元中，主过程已装填DS， 8 片DAC0832的通道口地址为38H~3FH，分别存放在从CH0开始的8个连续单元中，该D/A转换模板的接口子程序： DOUT PROC NEAR MOV CX，8 MOV BX，OFFSET BUF0 NEXT： MOV AL，[BX] OUT CH0，AL INC CH0 INC BX LOOP NEXT RET DOUT ENDP

DAC0832性能 一个8位D/A转换器 电流输出方式 稳定时间为1μs 采用20脚双立直插式封装

DAC0832的原理框图及引脚如图４-3所示。DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电路四部分组成。8 位输入寄存器用于存放主机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存，由LE1加以控制；8位DAC寄存器用于存放待转换的数字量，由加LE2以控制；8位D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流；由与门、非与门组成的输入控制电路来控制2个寄存器的选通或锁存状态。

DAC0832管脚功能 DI0～DI7：数据输入线，其中DI0为最低有效位LSB ，DI7为 最高有效位MSB。 CS：片选信号，输入线，低电平有效。 WR1：写信号1，输入线，低电平有效。 ILE：输入允许锁存信号，输入线，高电平有效 当ILE、和CS,WR1同时有效时，8位输入寄存器端为高电平"1"，此时寄存器的输出端Q跟随输入端D的电平变化；反之，当端为低电平"0"时，原D 端输入数据被锁存于Q端，在此期间D端电平的变化不影响Q端。

XFER(Transfer Control Signal):传送控制信号，输入线， 低电平有效。 IOUT1：DAC电流输出端1，一般作为运算放大器差动输入信号之一。 IOUT2：DAC电流输出端2，一般作为运算放大器另一个差动输入信号。 Rfb：固化在芯片内的反馈电阻连接端，用于连接运算放大器的输出端。 VREF：基准电压源端，输入线，10 VDC～ 10 VDC。 VCC：工作电压源端，输入线，5 VDC ～ 15 VDC。

当WR2和XFER同时有效时，8位DAC寄存器端为高电平“1”，此时DAC寄存器的输出端Q跟随输入端D也就是输入寄存器Q端的电平变化；反之，当端为低电平“0”时，第一级8位输入寄存器Q端的状态则锁存到第二级8位DAC寄存器中，以便第三级8位DAC转换器进行D/A转换。 一般情况下为了简化接口电路，可以把和直接接地，使第二级8位DAC寄存器的输入端到输出端直通，只有第一级8位输入寄存器置成可选通、可锁存的单缓冲输入方式。 特殊情况下可采用双缓冲输入方式，即把两个寄存器都分别接成受控方式。

12位DAC1210芯片 DAC1210工作原理 DAC1210内部有三个寄存器： 一个8位输入寄存器，用于存放12位数字量中的高8位DI11～DI4；一个4位输入寄存器，用于存放12位数字量中的低4位DI3 ～DI0； 一个12位DAC寄存器，存放上述两个输入寄存器送来的12位数字量； 12位D/A转换器用于完成12位数字量的转换。 由与门、非与门组成的输入控制电路来控制3个寄存器的选通或锁存状态。其中引脚（片选信号、低电平有效）、（写信号、低电平有效）和BYTE1/（字节控制信号）的组合， 用来控制 8 位输入寄存器和 4 位输入寄存器。

当CS、WR1为低电平“0”，BYTE1/为高电平“1”时，与门的输出LE1、LE2为“1”，选通 8 位和 4 位两个输入寄存器，将要转换的12位数据全部送入寄存器；当BYTE1/为低电平“0”时，LE1为“0”，8位输入寄存器锁存刚传送的 8 位数据，而LE2仍为“1”，4 位输入寄存器仍为选通，新的低 4 位数据将刷新刚传送的 4 位数据。因此，在与计算机接口电路中，计算机必须先送高 8 位后送低 4 位。XFER(传送控制信号、低电平有效)和WR2(写信号、低电平有效)用来控制 12 位DAC寄存器，当XFER和WR2同为低电平“0”时，与门输出LE3为“1”，12 位数据全部送入DAC寄存器，当XFER和WR2有一个为高电平“1”时，与门输出LE3即为“0”，则12位DAC寄存器锁存住数据使12位D/A转换器开始数摸转换。

4.2.1 DAC0832接口电路

由于DAC0832内部有输入寄存器，所以它的数据总线可直接与主机的数据总线相连，图４-5为DAC0832与PC总线的单缓冲接口电路，它是由DAC0832转换芯片、运算放大器以及74LS138译码器和门电路构成的的地址译码电路组成。图中，0832内的DAC寄存器控制端的和直接接地，使DAC寄存器的输入到输出始终直通；而输入寄存器的控制端分别受地址译码信号与输入输出指令控制，即PC的地址线A9～A0经138译码器和门电路产生接口地址信号作为DAC0832的片选信号，输入输出写信号作为DAC0832的写信号。

D/A转换接口程序： MOV DX，220H //口地址如220H送入DX MOV AL，[DATA] //被转换的数据如DATA送入累加器AL OUT DX，AL //送入D/A转换器进行转换

DAC1210接口电路

图2-6是12位D/A转换器DAC1210与PC总线的一种接口电路，它是由DAC1210转换芯片、运算放大器以及地址译码电路组成。与8位DAC0832接口电路不同的是，除了数据总线D7～D0与DAC1210高8位DI11 ～ DI4直接相连，D3～D0还要与DAC1210低4位DI3～DI0复用，因而控制电路也略为复杂。 图中，CS、WR1和BYTE1/组合，用来依次控制8位输入寄存器（LE1）和4位输入寄存器（LE2）的选通与锁存，XFER和WR2用来控制DAC寄存器（LE3）的选通与锁存，LOW与WR1、WR2连接，用来在执行输出指令时获得低电平有效，译码器的两条输出线Y0、Y2分别连到CS和XFER，一条地址线A0连到BYTE1/BYTE2，从而形成三个口地址：低4位输入寄存器为380H，高8位输入寄存器为381H，12位DAC寄存器为384H。

在软件设计中，为了实现8位数据线D0～D7传送12位被转换数，主机须分两次传送被转换数。首先将被转换数的高8位传给8位输入寄存器DI11～DI4，再将低4位传给4位输入寄存器DI3～DI0，然后再打开DAC寄存器，把12 位数据送到12位D /A转换器去转换。当输出指令执行完后，DAC寄存器又自动处于锁存状态以保持数模转换的输出不变。设12位被转换数的高8位存放在DATA单元中,低4位存放在DATA+1单元中。

转换程序 DAC： MOV DX，0381H MOV AL，[DATA] OUT DX，AL ；送高8位数据 DEC DX

普通运放V/I变换电路 0～10 mA的输出 + - V in 0~10 A T 1 2 I f s R 3 4 5 6 L 图4-9为0～10 V/0～10 mA的变换电路，由运放A和三极管T1、T2组成，R1 和 R2是输入电阻，Rf 是反馈电阻，RL是负载的等效电阻。输入电压Vin 经输入电阻进入运算放大器A，放大后进入三极管T1、T2。由于T2射极接有反馈电阻R f，得到反馈电压Vf加至输入端，形成运放A的差动输入信号。该变换电路由于具有较强的电流反馈，所以有较好的恒流性能。

输入电压 Vin 和输出电流 Io 之间关系如下： 若 R3、R4＞＞Rf、RL，可以认为 Io 全部流经 Rf，由此可得: V－＝ Vin·R4/（R1＋R4）＋Io·RL·R1 /（R1＋R4） V＋＝ Io（Rf＋RL）·R2 /（R2＋R3） 对于运放，有V－ ≈ V＋，则 Vin·R4/（R1＋R4）＋Io·RL·R1 /（R1＋R4）= Io（Rf＋RL）·R2 /（R2＋R3） 若取R1 = R2 ，R3 = R4，则由上式整理可得 Io = Vin·R3 /（R1·Rf ） 可以看出，输出电流 Io 和输人电压 Vin 呈线性对应的单值函数关系。 R3 /（R1·Rf）为一常教，与其他参数无关。 若取Vin＝ 0～10 V，R1 = R2 = 100 kΩ，R3 = R4 =20 kΩ，Rf ＝ 200 Ω，则输出电流Io = 0 ~10 mA。

逐位逼近式A/D转换原理 一个n位A/D转换器是由n位寄存器、n位D/A转换器、运算比较器、控制逻辑电路、输出锁存器等五部分组成。现以4位A/D转换器把模拟量9转换为二进制数1001为例，说明逐位逼近式A/D转换器的工作原理。如图3-10所示。

图3-10 逐位逼近式A/D转换原理图

当启动信号作用后，时钟信号在控制逻辑作用下， 首先使寄存器的最高位D3  1，其余为0， 此数字量1000经D/A转换器转换成模拟电压即VO  8，送到比较器输入端与被转换的模拟量VIN = 9进行比较，控制逻辑根据比较器的输出进行判断。当VIN  VO，则保留D3 = 1； 再对下一位D2进行比较，同样先使D2  1，与上一位D3位一起即1100进入D/A转换器，转换为VO  12再进入比较器，与VIN  9比较，因VIN  VO，则使D2  0； 再下一位D1位也是如此，D1  1即1010，经D/A转换为VO = 10，再与VIN  9比较，因VIN  VO，则使D1  0； 最后一位D0  1-即1001经D/A转换为VO  9，再与VIN  9比较，因VIN  VO，保留D0  1。比较完毕，寄存器中的数字量1001即为模拟量9的转换结果，存在输出锁存器中等待输出。

一个 n 位A/D转换器的模数转换表达式是 （3-4） 式中 n —— n位A/D转换器； VR+、VR- ——基准电压源的正、负输入； VIN——要转换的输入模拟量； B——转换后的输出数字量。 即当基准电压源确定之后，n位A/D转换器的输出数字量B与要转换的输入模拟量VIN呈正比。

2．双积分式A/D转换原理

双积分A/D转换原理 1电路构成：开关 基准电源 积分器 比较器 控制逻辑电路 时钟计数器 A 按下开关Vin 对C充电 正向积分 B 充电时间到，开关接基准电源（与Vin极性相反）反向放电，反向计分 C 放点完毕 输出信号 计数值 反应输入电压

电压/频率式A/D转换原理 电荷平衡转换法 积分器 电压比较器 单稳态定时器 当A1输出电压为0时，A2 起作用，输出跳变，暂态时间为T，C被反向充电，充电电流为IR-Vi /Ri，电压上升；当定时T1时间结束，定时器恢复稳态，使开关S断开，反向充电停止。 开关S断开后，正输入电压Vi开始对电容C正向充电，当Vo=0时，比较器A2输出再次跳变，又使单稳态定时器产生T1时间的定时脉冲而控制开关S再次闭合，A1再次反向充电，同时Vfo端又输出高电平。如此反复下去。