D/A转换器的输出方式

在前面介绍的D/A转换器中，输入的数字均视为正数即二进制数的所有位都为数值位。根据电路形式或参考电压的极性不同，输出电压或为0V到正满度值，或为0V到负满度值， 这种工作方式称为单极性输出方式。采用单极性输出方式时，数字输出量采用自然二进制码，8位D/A转换器单极性输出时，输入数字量与输出模拟量之间的关系如表11.5.1所示。
倒T型电阻网络D/A转换器单极性电压输出的电路分别图11.5.1所示。其中图(a)为单极性反相电压输出电路，v_O=-i_∑R_f；图(b)为同相电压输出电路，此时v_O=i_∑R(1+R₂/R₁)。

图11.5.1 D/A转换器的单极型电压输出(a)反相输出(b)同相输出

表11.5.1 8位D/A转换器在单极性输出时的输入/输出关系

数字量

模拟量

MSB

LSB

1

1

1

1

1

1

1

1

1

±V_REF(255/256)

1

0

0

0

0

0

0

0

1

±V_REF(129/256)

1

0

0

0

0

0

0

0

0

±V_REF(128/256)

0

1

1

1

1

1

1

1

1

±V_REF(127/256)

0

0

0

0

0

0

0

0

1

±V_REF(1/256)

0

0

0

0

0

0

0

0

0

±V_REF(0/256)

在实际应用中，D/A转换器输入的数字量有正极性也有负极性。这就要求D/A转换器能将不同极性的数字量对应转换为正、负极性的模拟电压，这种工作方式称为双极性输出方式。双极性D/A转换常用的编码有：2的补码、偏移二进制码及符号-数值码（符号位加数码值）等，表11.5.2列出了8位2的补码、偏移二进制码与模拟量之间的对应关系。
由表11.5.2可见，偏移二进制码与无符号二进制码形式相同，它实际上是将二进制码对应的模拟量的零值偏移至80H，使偏移后的数中，大于128的为正数，而小于128的则为负数。所以，若将单极性8位D/A转换器的输出电压减去(80H所对应的模拟量)，就可得到极性正确的偏移二进制码输出电压。

表11.5.2 常用双极型输出模拟量

十进

制数

2的补码

偏移二进制码

模拟量

D₇

D₆

D₅

D₄

D₃

D₂

D₁

D₀

D₇

D₆

D₅

D₄

D₃

D₂

D₁

D₀

v_O/V_LSB

127

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

127

126

0

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

126

1

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

-1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

-1

-127

1

1

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

-127

-128

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

-128

若D/A转换器输入数字量是2的补码，那么，需先将它转换为偏移二进制码，然后输入到上述D/A转换电路中就可实现双极性输出。比较表11.5.1种2的补码和偏移二进制码可以发现，若将8位2的补码加80H，并舍弃进位就可得偏移二进制码。实现2的补码加80H很简单，只需将高位求反即可。这样，可得到采用2的补码输入的8为双极性输出D/A转换电路，如图11.5.3所示。

图11.5.2 双极性输出D/A转换器
图中，输入N_B是原码的2的补码，最高位取反（加80H）变为偏移二进制码后送入D/A转换器，由D/A转换器输出的模拟量v₁经A₂组成的第二个求和放大器减去V_REF/2后，得到极性正确的输出电压v_O，即

电路输入2的补码N_B与v_O满足表11.5.2所示的对应关系。