CN106059591A - 一种单路高精度dac扩展为多路高精度dac的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及仪器仪表技术领域，公开了一种单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的装置及方法。装置包括MCU单元、单通道高精度DAC单元、译码器单元、以及多个采样保持放大器单元，所述MCU单元与单通道高精度DAC单元的输入端、译码器单元的输入端相连，所述单通道高精度DAC单元的输出端与多个采样保持放大器单元的输入端相连，所述译码器单元的输出端与多个采样保持放大器单元的控制端相连。本发明通过对一片单通道高精度DAC的多路复用，完成了多路高精度DAC输出的功能。且输出精度高、稳定性好、成本低廉，各路输出的一致性较好。

Description

一种单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的装置及方法

技术领域

本发明涉及仪器仪表技术领域，更具体地说，特别涉及一种单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的装置及方法。

背景技术

数字模拟转换器(英语：Digital to analog converter，英文缩写：DAC)是一种将数字信号转换为模拟信号的设备。在数字系统中(例如计算机)，信号以数字方式存储和传输。当数字系统与外界模拟设备交流时，则需要将数字信号转换为模拟信号，DAC就是完成这个工作的器件，从而使得数字系统和模拟系统能够很好的对接。DAC器件广泛应用于仪器仪表中。

在仪器仪表和自动化控制领域中，常常需要控制单元同时输出多路高精度模拟量来控制外部的设备。例如在多路控温仪中，需要输出多路模拟量来控制每一路的温度。

一般来说，多路D/A转换通道的实现方法有：采用多片单路DAC芯片来完成和采用自带多路DAC输出通道的芯片来完成。但是如果一个项目要求多路高精度的模拟量输出时(例如8路或16路模拟量)，则面临着很多问题。原因是单通道高精度DAC芯片的价格相对较贵，项目的总成本比较高，同时多个高精度的DAC芯片会增加PCB板的布线难度，多路模拟量输出的一致性会存在一些问题等；而另一方面，超过8路以上的多通道高精度DAC芯片不常见，价格更加昂贵且采购困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的装置，该装置使用一片单通道的高精度DAC芯片来实现多路高精度DAC的模拟量输出，既降低成本，又完成了多路高精度DAC输出。

本发明还提供一种单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的装置，包括MCU单元、单通道高精度DAC单元、译码器单元、以及多个采样保持放大器单元，所述MCU单元与单通道高精度DAC单元的输入端、译码器单元的输入端相连，所述单通道高精度DAC单元的输出端与多个采样保持放大器单元的输入端相连，所述译码器单元的输出端与多个采样保持放大器单元的控制端相连。

进一步地，所述MCU单元的型号为8051系列单片机。

进一步地，所述单通道高精度DAC单元的型号为16位的DAC709。

进一步地，所述译码器单元的型号为74HC138。

进一步地，所述采样保持放大器单元的型号为LF398。

本发明还提供一种单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的方法，包括以下步骤：

步骤1、MCU单元根据需要输出数字量给单通道高精度DAC单元，使其完成模拟输出①需要的高精度模拟量值输出；

步骤2、单通道高精度DAC单元的输出，同时传送给多个采样保持放大器单元的输入端；

步骤3、MCU单元控制译码器单元的输出，使其打开采样保持放大器单元①的控制端，使得DAC输出值传送到模拟输出①，然后关闭采样保持放大器单元①的控制端，采样保持放大器单元①的输出保持不变，则模拟输出①也不变化；

步骤4、反复重复步骤1、2、3，使模拟输出②、模拟输出③、模拟输出n得到需要的输出。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过对一片单通道高精度DAC的多路复用，完成了多路高精度DAC输出的功能。且输出精度高、稳定性好、成本低廉，各路输出的一致性较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的装置的框架图。

图2是本发明所述单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的装置中MCU单元的电路图。

图3是本发明所述单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的装置中单通道高精度DAC的电路图。

图4是本发明所述单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的装置中译码器单元的电路图。

图5是本发明所述单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的装置中采样保持放大器单元的电路图。

图6是本发明所述单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1所示，本发明提供一种单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的装置，包括MCU单元、单通道高精度DAC单元、译码器单元、以及多个采样保持放大器单元，所述MCU单元与单通道高精度DAC单元的输入端、译码器单元的输入端相连，所述单通道高精度DAC单元的输出端与多个采样保持放大器单元的输入端相连，所述译码器单元的输出端与多个采样保持放大器单元的控制端相连。

作为优选，所述MCU单元的型号为8051系列单片机，如图2所示，具体可以采用8031或AT89C51RD2型号的单片机。

作为优选，所述单通道高精度DAC单元的型号为16位的DAC709，如图3所示。

作为优选，所述译码器单元的型号为74HC138，如图4所示。

作为优选，所述采样保持放大器单元的型号为LF398，如图5所示。

再结合图1和图6所示，本发明还提供一种单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的方法，包括以下步骤：

步骤1、MCU单元根据需要输出数字量给单通道高精度DAC单元，使其完成模拟输出①需要的高精度模拟量值输出；

步骤2、单通道高精度DAC单元的输出，同时传送给多个采样保持放大器单元的输入端，即采样保持放大器单元①、采样保持放大器单元②、采样保持放大器单元③、采样保持放大器单元n；

步骤3、MCU单元控制译码器单元的输出，使其打开采样保持放大器单元①的控制端，使得DAC输出值传送到模拟输出①，然后关闭采样保持放大器单元①的控制端，采样保持放大器单元①的输出保持不变，则模拟输出①也不变化；

步骤4、反复重复步骤1、2、3，使模拟输出②、模拟输出③、模拟输出n得到需要的输出。

步骤5、当执行完毕模拟输出n的控制后，再从模拟输出①开始重复执行，至此，完成单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的应用。

本发明通过对一片单通道高精度DAC的多路复用，完成了多路高精度DAC输出的功能。且输出精度高、稳定性好、成本低廉，各路输出的一致性较好。

下面示例3路DAC输出的控制程序

本发明是采用MCU单元来实施的，MCU自身就具有发号施令和控制后面芯片工作的能力，这是芯片的功能决定的。MCU单元不但集成了“数据采集电路和控制电路”功能，还具备其它更多的功能。相对于其他多路控制方式来说，具有结果简单、控制方便的优点。

本发明已经成功应用于YQZF油气组分综合评价仪(该仪器为5路高精度DAC同时输出)和YQB-I油气显示评价仪(该仪器为8路高精度DAC同时输出)等项目上，应用效果很好。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的装置，其特征在于：包括MCU单元、单通道高精度DAC单元、译码器单元、以及多个采样保持放大器单元，所述MCU单元与单通道高精度DAC单元的输入端、译码器单元的输入端相连，所述单通道高精度DAC单元的输出端与多个采样保持放大器单元的输入端相连，所述译码器单元的输出端与多个采样保持放大器单元的控制端相连。

2.根据权利要求1所述的单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的装置，其特征在于：所述MCU单元的型号为8051系列单片机。

3.根据权利要求1所述的单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的装置，其特征在于：所述单通道高精度DAC单元的型号为16位的DAC709。

4.根据权利要求1所述的单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的装置，其特征在于：所述译码器单元的型号为74HC138。

5.根据权利要求1所述的单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的装置，其特征在于：所述采样保持放大器单元的型号为LF398。

6.一种单路高精度DAC扩展为多路高精度DAC的方法，其特征在于：

步骤1、MCU单元根据需要输出数字量给单通道高精度DAC单元，使其完成模拟输出①需要的高精度模拟量值输出；

步骤2、单通道高精度DAC单元的输出，同时传送给多个采样保持放大器单元的输入端；

步骤3、MCU单元控制译码器单元的输出，使其打开采样保持放大器单元①的控制端，使得DAC输出值传送到模拟输出①，然后关闭采样保持放大器单元①的控制端，采样保持放大器单元①的输出保持不变，则模拟输出①也不变化；

步骤4、反复重复步骤1、2、3，使模拟输出②、模拟输出③、模拟输出n得到需要的输出。