硬件小课堂|教你认识DAC
dac是芯片数字域和模拟域的桥梁，dac就是digital-analog-converter，数字模拟转换器。在模拟电路中,电流和电压的变化是连续的，然而数字电路处理的都是离散的数字信号，这里需要adc，但是有些应用上是需要提供模拟信号，比如音频解码输出，产生特定波形输出等，这时需要dac，去接受处理好或设置好的数字信号，将其转换为模拟信号，让我们得以感知。
图1.fm33lg0xx系列芯片选型表
复旦微电mcu团队推出的fm33lg0xx系列芯片，片上集成了12-bit电压输出型的dac模块，高集成度提高系统的稳定性并降低bom成本。其带有输出驱动buffer，使能buffer可以提供更大的驱动能力；最高输出转换率为1msps；低功耗设计，输出支持采样保持来降低电流；支持dma，同时也支持dac输出连接到comparator上。
dac工作原理
数模转换器输出模拟电压值在均匀的时间间隔，其输入值将以一定时序输入并锁存在转换器中。当dac转换器每进行一次转换，转换器的输出值会立马更新为当前锁存器所对应的数值。呈现的波形图类似于不断变换的阶跃信号，输出值在一段时间内保持恒定。图2为一个12-bit的数模转换器示意图，分辨率为12位的dac转换器可以将输出的范围电压给出0000…0000到1111…1111全部2^12个电压输出等级。
图2. dac转换器简易示意图
dac电路结构
以最为基础的权电阻网络为例，介绍dac是怎样将输入的数字量转换为所对应的模拟量，如图3所示为权电阻dac转换器。
图3. 权电阻网络型dac转换器电路示意图
如图3所示，是一个4-bit的dac转换器。电子开关s0~s3的开关状态是受代码d0~d3所控制的，整个电路结构是由权电阻网络、模拟开关、求和放大器组成的。将参考电压vref经过电阻网络接入v-，只要v-稍稍高于v+，便可在输出端产生负的输出电压vo，vo再经过rf反馈电阻接入v-，导致v-端的电压降低，使其v-= v+ = 0。认为运算放大器输入电流为0的条件下可以得到：
将各个支路电流带入上式可以得到：
将反馈电阻rf设置为r/2时，输出电压vo就可以改写成：
上式可以表明，输出的模拟电压vo是正比于输入的数字量dn。例如当dn为1011，vo如下式所示
从上式可表明，vref为正电压时候，输出电压vo为负，若想得到正电压输出，可以将vref取为负值输入。评价标准转换精度和转换速度是评价dac的性能标准。转换精度通常可以用分辨率和转换误差来描述。一个分辨率为n位的d/a转换器，可以输出2^n个不同状态的输出电压；也可以用dac能够分辨的最小电压表示，如一个分辨率为12-bit的dac，那转换精度可以得到：
获取更多复旦微mcu资料，可点击此链接复旦微mcu相关资料. 为方便客户进行开发，复旦微电mcu团队推出的mfang工具（点击更多阅读下链接），利用可视化方式快速配置芯片外设参数、gpio参数，提升芯片配置效率和可靠性。
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图2. dac转换器简易示意图
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以最为基础的权电阻网络为例，介绍dac是怎样将输入的数字量转换为所对应的模拟量，如图3所示为权电阻dac转换器。
图3. 权电阻网络型dac转换器电路示意图
如图3所示，是一个4-bit的dac转换器。电子开关s0~s3的开关状态是受代码d0~d3所控制的，整个电路结构是由权电阻网络、模拟开关、求和放大器组成的。将参考电压vref经过电阻网络接入v-，只要v-稍稍高于v+，便可在输出端产生负的输出电压vo，vo再经过rf反馈电阻接入v-，导致v-端的电压降低，使其v-= v+ = 0。认为运算放大器输入电流为0的条件下可以得到：
将各个支路电流带入上式可以得到：
将反馈电阻rf设置为r/2时，输出电压vo就可以改写成：
上式可以表明，输出的模拟电压vo是正比于输入的数字量dn。例如当dn为1011，vo如下式所示
从上式可表明，vref为正电压时候，输出电压vo为负，若想得到正电压输出，可以将vref取为负值输入。评价标准转换精度和转换速度是评价dac的性能标准。转换精度通常可以用分辨率和转换误差来描述。一个分辨率为n位的d/a转换器，可以输出2^n个不同状态的输出电压；也可以用dac能够分辨的最小电压表示，如一个分辨率为12-bit的dac，那转换精度可以得到：
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