DAC是芯片數(shù)字域和模擬域的橋梁，DAC就是Digital-Analog-Converter，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。在模擬電路中,電流和電壓的變化是連續(xù)的，然而數(shù)字電路處理的都是離散的數(shù)字信號(hào)，這里需要ADC，但是有些應(yīng)用上是需要提供模擬信號(hào)，比如音頻解碼輸出，產(chǎn)生特定波形輸出等，這時(shí)需要DAC，去接受處理好或設(shè)置好的數(shù)字信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，讓我們得以感知。

圖1.FM33LG0xx系列芯片選型表

復(fù)旦微電MCU團(tuán)隊(duì)推出的FM33LG0xx系列芯片，片上集成了12-bit電壓輸出型的DAC模塊，高集成度提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性并降低BOM成本。其帶有輸出驅(qū)動(dòng)Buffer，使能Buffer可以提供更大的驅(qū)動(dòng)能力；最高輸出轉(zhuǎn)換率為1Msps；低功耗設(shè)計(jì)，輸出支持采樣保持來降低電流；支持DMA，同時(shí)也支持DAC輸出連接到Comparator上。

DAC工作原理

數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出模擬電壓值在均勻的時(shí)間間隔，其輸入值將以一定時(shí)序輸入并鎖存在轉(zhuǎn)換器中。當(dāng)DAC轉(zhuǎn)換器每進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換器的輸出值會(huì)立馬更新為當(dāng)前鎖存器所對(duì)應(yīng)的數(shù)值。呈現(xiàn)的波形圖類似于不斷變換的階躍信號(hào)，輸出值在一段時(shí)間內(nèi)保持恒定。圖2為一個(gè)12-bit的數(shù)模轉(zhuǎn)換器示意圖，分辨率為12位的DAC轉(zhuǎn)換器可以將輸出的范圍電壓給出0000…0000到1111…1111全部2^12個(gè)電壓輸出等級(jí)。

圖2. DAC轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)易示意圖

DAC電路結(jié)構(gòu)

以最為基礎(chǔ)的權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)為例，介紹DAC是怎樣將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為所對(duì)應(yīng)的模擬量，如圖3所示為權(quán)電阻DAC轉(zhuǎn)換器。

圖3. 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)型DAC轉(zhuǎn)換器電路示意圖

如圖3所示，是一個(gè)4-bit的DAC轉(zhuǎn)換器。電子開關(guān)S0~S3的開關(guān)狀態(tài)是受代碼d0~d3所控制的，整個(gè)電路結(jié)構(gòu)是由權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)、求和放大器組成的。將參考電壓VREF經(jīng)過電阻網(wǎng)絡(luò)接入V-，只要V-稍稍高于V+，便可在輸出端產(chǎn)生負(fù)的輸出電壓Vo，Vo再經(jīng)過RF反饋電阻接入V-，導(dǎo)致V-端的電壓降低，使其V-= V+ = 0。認(rèn)為運(yùn)算放大器輸入電流為0的條件下可以得到：

將各個(gè)支路電流帶入上式可以得到：

將反饋電阻RF設(shè)置為R/2時(shí)，輸出電壓Vo就可以改寫成：

上式可以表明，輸出的模擬電壓Vo是正比于輸入的數(shù)字量Dn。例如當(dāng)Dn為1011，Vo如下式所示

從上式可表明，VREF為正電壓時(shí)候，輸出電壓Vo為負(fù)，若想得到正電壓輸出，可以將VREF取為負(fù)值輸入。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度是評(píng)價(jià)DAC的性能標(biāo)準(zhǔn)。轉(zhuǎn)換精度通?？梢杂梅直媛屎娃D(zhuǎn)換誤差來描述。一個(gè)分辨率為n位的D/A轉(zhuǎn)換器，可以輸出2^n個(gè)不同狀態(tài)的輸出電壓；也可以用DAC能夠分辨的最小電壓表示，如一個(gè)分辨率為12-bit的DAC，那轉(zhuǎn)換精度可以得到：

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