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2 DAC8831的软件编程
用51单片机IO口模拟SPI，用Keil C51编写的DA转换子程序及注解如下所示：

通过以上转换子程序，再通过编程即可实现恒电位仪扫描初始电压的设定及扫描速度的设定，从而使恒电位仪的电压扫描实现智能化。

3 实验数据
在进行电压测试时，为减小输出误差，外部运放应选择低噪声低温漂的高精度运放(OPA277等)及高精度低温漂的基准源(REF5020、REF5 040等)，对外部运放要进行调零或直接采用斩波稳零运放(如LTC1052等)，本文系统使用OPA277和REF5040。通过调整电压数字量来改变模拟输出电压值，使用Thurlby 1905a数字表对系统电压输出端进行监测，预设电压和实测电压数据对比如表2所示。

由表2分析可知，系统输出电压可实现-4～+4 V连续变化，且实际误差小于0．15％，分辨率也达到了0．125 mV，完全满足恒电位仪中低速扫描对线性度、稳定度及分辨率的要求。

4 误差分析
对误差的来源作如下分析，在双极性输出模式下，输出电压V0-BIP计算公式如下：

式(1)中V0-UNI为单极性下的输出电压，VOS为外部运放的输入失调电压，RD为图3中RFB与RINV的匹配误差，A为放大器的开环增益。
V0-UNI表达式如下：

式(2)中D为DAC输入电压数字量，VREF为基准源电压，VGE为电压增益误差，VZSE为电压零刻度误差，INL为电压整体非线性失真。
以上两式中，D是由使用者根据需要输入的该项不会带来误差，最终误差主要来自以下两个方面：1)VZSE、INL、RD是由DAC8831自身参数决定的，这是固有误差，由于DAC8831本身性能优异，因此该误差控制的较好；2)VOS、A、VREF、VGE均是由外部运放及基准源性能指标决定的，也就是说外部运放及基准源性能好坏直接影响整体的输出误差，这也是影响误差的主要因素。
不同的运放及基准源性能差异较大，由以上分析可得，要想提高整机性能，必须采用高精度基准源及低放大失真、低输入偏置电压、高开环增益的高性能运放，因此选择REF5040及OPA277来改善性能，如果能使用比OPA277性能更加优越的运放如斩波稳零放大器，输出误差可进一步减小。

5 结论
恒电位仪在使用外部扫描信号输入时可以测量多种电压变化场合下合金的性能。传统恒电位仪实现电压扫描电路复杂、稳定性差、体积功耗大，而采用DAC8831芯片及图3中的输出模式可以实现双极性电压的连续变化、高线性度和高稳定性，且外围元件少、功耗低、性价比高，并可通过编程实现各种输出波形。
在实际使用中还需注意，由于DA转换器精度高，容易受外部干扰，所以在布线时必须注意数字地和模拟地要尽量分开，可采用一点接地，电源端和参考电压端需加旁路电容。应用DAC8831数模转换芯片制作的电压线性扫描电路已成功应用在恒电位仪中，实现了扫描电压的智能化设置。

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关键词： 应用 扫描 电压 电位 DAC8831