[二].電路原理
一般12位D/A轉換器在手冊中給出的精度為±1/2LSB,，溫度漂移的綜合指標在20-50ppm/℃,，上述兩項指標在0.2級儀表中是可以滿足要求的，下面給出的電路可以達到上述兩項指標,。
圖1中的T是固定寬度,，τ的寬度是可變的。τ分為5000份,，每份2us,。所以τ的最大值τmax=2×5000=10000us，這就是T的寬度,。當τ=T時,，占空比為1，Vo=5.000V,，τ=0時,，Vo=0V。這種脈沖電壓經過兩級RC濾波后得到的電壓可由下式表示:

            
VM必須是精密電壓源,。Vo與占空比成正比,，且線性較好，這種方式在理論上是很成熟的，但實際應用上還存在一些問題,。圖2是實際線路,，其中單片機可用8098或8031兩種常用芯片，VM的數值為5.000V±2mV,，D/A與單片機必須是電氣隔離的,。否則數字脈沖電流產生的干擾會影響D/A精度，從示波器可以看到高達50mV的干擾毛刺電壓,，因此有必要加光電隔離,。經隔離后的脈沖驅動模擬開關CD4053。CD4053是三組兩觸點模擬開關,，由PWM脈沖控制開關的公共接點使之與+5.000V和地接通,，在VI得到與單片機輸出相一致的PWM波形。該波形經兩級RC濾波后由運放構成的電壓跟隨器輸出Vo,。其中RC的時間常數一般取RC≥2T,，這樣兩級RC加起來就會得到紋波小于3mV的直流電壓，本電路中RC=220ms,，如果想進一步減小紋波,，可適當提高RC的乘積，但電路的響應速度也會放慢,。

用運放做RC濾波器輸出的緩沖大有益處,。它不僅提高了濾波電路帶載能力，而且使線性度得到了提高,。通過實驗可知,，這一級運放的的緩沖作用是保證整個D/A精度和線性度的重要環(huán)節(jié),。盡管RC濾波器無負載,，處在非常理想的條件下工作，但Vo并不完全與占空比成正比,。經測試,，Vo與理想值有一些誤差，如圖3所示,。 

圖中的曲線1表示理想值,，曲線2表示實測值。由圖中可見,，曲線2的根部不太理想,。這是因為所使用的電容不是純電容，其中含有一定的電感,。在占空比極小時,，由于脈沖非常窄，它產生的高次諧波的頻率很高，電感對高次諧波的感抗較大,，因此在脈沖沿的位置上,，盡管電壓變化很大，但實際實際給電容充電卻很小,。這樣就在窄脈沖時產生非線性,。當采用無感電容時，這種非線性有較大改善,，但仍不能完全吻合,。由于無感電容容量太小，價格也較高,，所以在大時間常數濾波電路中沒有實際意義,。在實際使用中解決這一問題的方法是舍棄根部非線性部分，只用線性部分,，在工業(yè)儀表中,，標準的信號一般為1-5V或4-20mA。而曲線2的非線性部分在0.4V以下,，所以當采用1-5V輸出信號時,，精度為0.03%完全滿足12位 D/A要求。

除精度滿足要求外,，溫度特性也必須滿足要求,。影響溫度特性的原因主要是5V精密電源和運算放大器的溫度特性。為不使價格太高,，選用2DW232精密穩(wěn)壓二極管,，運放的電阻與濾波電阻要匹配且溫度系數≤25ppm。運算放大器選擇溫漂≤10uV/℃的均可,，一般廉價低溫漂運放都可滿足這個指標,。采用上述措施后D/A的總溫度漂為33ppm/℃。

[三].實測數據
由于這個線路是在0.2級精密儀表中使用的,，因此要求線性度和溫度特性必須滿足要求,，另外，這個數據是測量V/I轉換后4-20mA電源值與給定電流值之間的誤差,。這個誤差還包含了V/I轉換的誤差,。因此實際的D/A自身的誤差比總誤差要小。

Igd(mA) Io(mA) Δ=Io-Igd
4.000 3.999 -0.001
8.000 7.998 -0.002
11.000 11.002 +0.002
16.000 16.006 +0.006
20.000 20.008 +0.008

線性=Δmax/20=0.0004

20℃ 60.℃
4.000mA 3.993mA Δ=-0.007mA
20.000mA 19.974mA Δ=-0.026mA

溫度漂移=Δmax/20×40=33ppm/℃

由以上數據可知,，滿量程的線性度為0.04%,，滿量程的溫度漂移為0.033%/10℃，系統響應時間約為2.2s,，輸出信號與標準值相差0.1%時所用的時間為11s,。

[四].結束語
上面所介紹的D/A電路結構簡單,，原理易懂，在8098及8031單片機上都可以應用,，筆者采用8098單片機的四路高速輸入輸出同時控制四路精密D/A輸出,。后面加一級V/I轉換電路，構成標準的4-20mA電流輸出,，電路經一年多的現場實際應用,，效果很好，適于目前0.2級儀表的全部要求,。