掌握单片机AD/DA转换器原理：权电阻与T型网络详解

D/A转换器（Digital-to-Analog Converter，简称DAC）是电子设备中一种关键的信号转换组件，它将数字信号转化为模拟信号，常用于单片机系统中的信号处理和控制系统中。本文主要探讨了D/A转换器的基本原理，并介绍了两种常见的实现方式：权电阻式D/A转换器和T型电阻网络D/A转换器。 1. **D/A基本工作原理** D/A转换器的工作原理基于模拟电压与数字二进制位的关系。它首先需要一个模拟转换基准电压（Vref），这个电压通常是微处理器内部或外部提供的。当接收到一组二进制数字信号（如：d0, d1, d2, ..., dn-1）时，通过数字开关（实际上是多路开关，如MOSFET或CMOS）逐位控制，使得电流Ii通过相应的电阻，其大小取决于二进制位的值（如Ii = 2^(n-1-i) * R * di）。这些电流经过集成运算放大器的加法器（ΣIi）进行累加，最终得到输出电压Vout，等于所有电流乘以电阻Rf的和。 2. **权电阻式D/A转换器** 权电阻式D/A转换器利用固定比例的电阻网络来实现。例如，对于一个n位转换器，有2^n个电阻，每个电阻值为2^(n-1-i) * R。当一个二进制位为1时，对应的电阻被接入电路，形成一个电流源；当为0时，则接地。所有电流通过运算放大器相加，输出电压Vout与输入数字信号成正比。 3. **T型电阻网络D/A转换器** T型电阻网络D/A转换器采用类似T形结构，其中每个电阻代表一个二进制位。当二进制位为0，对应路径的电阻接地；当为1，电阻连接到放大器的虚拟地。通过这种方式，每个输入位都控制一个独立的电流路径，加起来形成输出电压。T型电阻网络的优点是结构简单，但可能需要更多的电阻元件。 4. **单片机应用举例** 在单片机系统中，D/A转换器被广泛应用于传感器数据采集、模拟信号的精确控制以及各种模拟输出信号的生成。例如，通过AD（Analog-to-Digital Converter）和DA转换器的配合，可以实现控制系统中的闭环反馈，微控制器接收传感器数据后进行处理，再通过D/A转换输出控制信号驱动执行部件。 5. **数字接口与信号处理** D/A转换器通常配备有数字接口，以便与微处理器或其他数字系统进行通信。信号处理阶段包括采样保持（Sample and Hold）功能，确保在转换过程中输出电压稳定，避免因时间延迟导致的失真。此外，多路D/A转换器可以并行工作，提高转换速度和效率。 D/A转换器是电子系统设计中不可或缺的部分，它们在单片机应用中的高效工作是基于精密的电阻网络结构和数字逻辑控制，为模拟与数字信号之间的转换提供了灵活且精确的解决方案。