9.2 D/A转换器
9.2.1 D/A转换器的基本工作原理
　　 D/A转换器是将输入的二进制数字信号转换成模拟信号，以电压或电流的形式输出。一般常用的线性D/A转换器，其输出模拟电压U和输入数字量D之间成正比关系，即U=KD，式中K为常数。
 D/A转换器的一般结构如图9.1所示， 图中数据锁存器用来暂时存放输入的数字信号。n位寄存器的并行输出分别控制n个模拟开关的工作状态。通过模拟开关，将参考电压按权关系加到电阻解码网络。
9.2.2 D/A转换器的主要电路形式
　　一、 权电阻网络D/A转换器
　　开关Si的位置受数据锁存器输出的数码Di控制，当Di=1时，Si将电阻网络中相应的电阻Ri和基准电压UR接通；当Di=0时，Si将电阻Ri接地。 权电阻网络由n个电阻（20R~2n-1R）组成，电阻值的选择应使流过各电阻支路的电流Ii和对应Di位的权值成正比。例如，数码最高位Dn-1， 其权值为2n-1，驱动开关Sn-1，连接的电阻Rn-1=2n-1-(n-1)=20R； 最低位D0，驱动开关S0，连接的权电阻为R0=2n-1-(0)R=2n-1R。因此，对于任意位Di，其权值为2i，驱动开关Si，连接的权电阻值为Ri=2n-1-iR，即位权（i）越大,对应的权电阻值就越小。
集成运算放大器，作为求和权电阻网络的缓冲，主要是减少输出模拟信号负载变化的影响，并将电流转换为电压输出。
　　当Di=1时，Si将相应的权电阻Ri=2n-1-iR与基准电压UR接通，此时，由于运算放大器负输入端为虚地，该支路产生的电流为
　　当Di=0时，由于Si接地，Ii=0。因此，对于Di位所产生的电流应表示为
运算放大器总的输入电流为
运算放大器的输出电压为
若Rf=1/2R，代入上式后则得
　　从上式可见，输出模拟电压U的大小与输入二进制数的大小成
　正比，实现了数字量到模拟量的转换。 
当D=Dn-1…D0=0时，U=0。
当D=Dn-1…D0=11…1时， 最大输出电压
　因而U的变化范围是
二、倒T型电阻网络D/A转换器 在权电阻网络D/A转换器中电阻差值大，不易集成。
　　从图9.2.3中可以看出，由UR向里看的等效电阻为R，数码无论是 0 还是 1，开关Si都相当于接地。因此，由UR流出的总电流为I=UR/R，而流入2R支路的电流是依2的倍速递减， 流入运算放大器的电流为
　运算放大器的输出电压为 ：
若Rf=R，并将I=UR/R代入上式， 则有 ：

　
可见，输出模拟电压正比于数字量的输入。
三、D/A转换器的主要技术指标
　　1.分辨率
　　 分辨率是指输入数字量最低有效位为 1 时，对应输出可分辨的电压变化量ΔU与最大输出电压Um之比，即
分辨率越高，转换时对输入量的微小变化的反应越灵敏。 而分辨率与输入数字量的位数有关，n越大，分辨率越高。
　　2. 转换精度
　　 转换精度是实际输出值与理论计算值之差，这种差值，由转换过程各种误差引起, 主要指静态误差，它包括： 
　　 ① 非线性误差。它是电子开关导通的电压降和电阻网络电阻值偏差产生的，常用满刻度的百分数来表示。 
　　 ② 比例系数误差。它是参考电压UR的偏离而引起的误差，因UR是比例系数， 故称之为比例系数误差。当ΔUR一定时，比例系数误差如图 9.2..4中的虚线所示。
　　 ③ 漂移误差。它是由运算放大器零点漂移产生的误差。当输入数字量为 0 时，由于运算放大器的零点漂移，输出模拟电压并不为 0。这使输出电压特性与理想电压特性产生一个相对位移，如图 9.2..5中的虚线所示。

图 9.2..4 比率系数误差
图 9.2..5 漂移误差
3. 建立时间
　　 从数字信号输入DAC起，到输出电流（或电压）达到稳态值所需的时间为建立时间。 建立时间的大小决定了转换速度。目前 10~12 位单片集成D/A转换器（不包括运算放大器）的建立时间可以在 1 微秒以内。

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