第七章模数数模转换精选文档.ppt
第七章模数数模转换本讲稿第一页，共三十三页7.1 概述本讲稿第二页，共三十三页7.2 D/A转换7.2.1 数数/模转换的原理模转换的原理1.运算放大器的工作特点和原理运算放大器的工作特点和原理特点：开环放大倍数非常高 输入阻抗非常大 输出阻抗很小本讲稿第三页，共三十三页运算放大器的原理(a)运算放大器的输入和输出(b)带反馈电阻的运算放大器(c)输入端有4个支路的运算放大器由此可求得带有反馈电阻的运算放大器的放大倍数为 本讲稿第四页，共三十三页2.由由T型电阻网络和运算放大器构成的型电阻网络和运算放大器构成的D/A转转换器换器(a)最简单的D/A转换器(b)阶梯波电压 本讲稿第五页，共三十三页3.分辨率和精度分辨率和精度分辨率=1/(2n-1)：阶梯波的每一级增量对应输入数据的最低数位1。在D/A转换时，将最低位增1所引起的增量和最大输入量的比值。绝对转换精度：每个输出电压接近理想值的程度。和标准电源的精度、权电阻的精度有关。相对转换精度：绝对转换精度相对于满量程输出的百分数，有时也用最低位(LSB)的几分之几表示。如：1/2LSB=1/2n+1转换速率：大信号工作时，模拟输出电压的最大变化速度，V/。建立时间：大信号工作时，模拟输出电压达到某个规定范围时所需要的时间。一般指：+-1/2LSB。本讲稿第六页，共三十三页线性误差：偏离理想转换特性的最大值称为线性误差。线性误差一般用模拟量和理想值的最大差值折合成数字输入量表示。如1个LSB。本讲稿第七页，共三十三页4.T型权电阻网络型权电阻网络采用T型电阻网络的D/A转换器：V0=-VREF/2R*R0*(D0/1+D1/2+D2/4+D3/8)本讲稿第八页，共三十三页7.2.2 数数/模转换器件和有关电路模转换器件和有关电路1.不带数据输入寄存器的不带数据输入寄存器的D/A芯片的使用芯片的使用不带数据输入寄存器的D/A转换器的连接本讲稿第九页，共三十三页超过8位的D/A转换器的连接 本讲稿第十页，共三十三页D/A转换器通过两级数据缓冲器和总线相连的示意图 本讲稿第十一页，共三十三页输出程序MOVAL,DATALOUTPORTL,ALMOVAL,DATAHOUTPORTH,ALOUTPORT,AL本讲稿第十二页，共三十三页2.带有数据输入寄存器的带有数据输入寄存器的D/A芯片的使用芯片的使用DAC0832的功能示意图本讲稿第十三页，共三十三页DAC0832对数据进行锁存的方法：输入寄存器锁存DAC寄存器锁存下图是DAC0832的引脚图本讲稿第十四页，共三十三页CS:片选信号 ILE:允许锁存信号 WR1:写信号1 WR2:写信号2 XFER:传送控制信号 DI7DI0:8位的数据输入端IOUT1:模拟电流输出端,全1时输出电流最大；IOUT2:模拟电流输出，IOUT1+IOUT2=常数；RFB:反馈电阻引出，内部已有反馈电阻；VREF:参考电压，-10v-+10v,和电阻网络相连；VCC:电源，+5-+15v,最佳+15v;AGND:模拟地 DGND:数字地 本讲稿第十五页，共三十三页DAC0832的外部连接本讲稿第十六页，共三十三页在使用D/A、A/D转换芯片时，必须正确处理地线的连接问题，他们是模拟电路和数字电路并存的芯片。要用两组独立的电源供电，避免数字信号干扰模拟信号。地线的连接方法本讲稿第十七页，共三十三页用软件来实现用软件来实现D/A转换转换例1，实现一次D/A转换。MOV BX，1000H；假设数据放在1000H中MOV AL，BX；数据送AL中MOV DX，PORTA；PORTA为D/A端口号OUT DX,AL本讲稿第十八页，共三十三页例2，产生一个锯齿电压。MOV DX，PORTA；PORTAPORTA为为D/AD/A端口号端口号MOV AL，0FFH；初值为0FFHROTATE：INC ALOUT DX，AL；往D/A输出数据JMP ROTATE1.对于波形的周期问题，可以采用延时的方法调整；2.可输出多种不同的波形；(如负相锯齿波，正弦波等）本讲稿第十九页，共三十三页7.3 A/D转换7.3.1 模模/数转换涉及的参数数转换涉及的参数转换精度：实际输出接近理想输出的程度；通常用数字量的最低有效位(LSB)来表示。设数字量的最低有效位对应于模拟量，这时，我们称为数字量的最低有效位的当量。如果模拟量在+-/2范围内都产生对应的唯一的数字量，那么，这个A/D转换器的精度为+-0LSB。转换率：完成一次A/D转换所需时间的倒数。分辨率：表明能够分辨最小的量化信号的能力。通常用数位表示。本讲稿第二十页，共三十三页7.3.2 模模/数转换的方法和原理数转换的方法和原理1.计数式计数式A/D转换转换 本讲稿第二十一页，共三十三页2.双积分式双积分式A/D转换转换(a)电路工作原理(b)双积分原理本讲稿第二十二页，共三十三页3.逐次逼近式逐次逼近式A/D转换转换本讲稿第二十三页，共三十三页4.用软件和用软件和D/A转换器来实现转换器来实现A/D转换转换本讲稿第二十四页，共三十三页程序如下：START:XOR AX，AX；累加器清零 MOV BL，80H；初值为80H MOV CX，08H；计数初值为8AGAIN:ADD AL，BL；计算试探值 MOV BH，AL；保留试探值 OUT PORTA，AL；PORTA是锁存器地址 IN AL，PORTS；PORTS是输入端口的地址 AND AL，01 ；取状态位 JZ END1；如状态位为0，则保存此位 MOV AL，BL 本讲稿第二十五页，共三十三页 NOT AL；求反ANDAL，BH；使试探位为0MOVBH，AL；保存试探值END1:ROR BL，1；右移，得下一个试探值MOVAL，BHLOOP AGAIN；继续进行试探和测试；后续程序段 本讲稿第二十六页，共三十三页7.3.3 模模/数转换器和系统连接时要考虑的问题数转换器和系统连接时要考虑的问题输入模拟电压的连接:Vin(+),Vin(-):可单端正、单端负、差动输入；不同电压等级的引脚的连接；数据线和系统总线的连接：具有可控三态门;没有可控三态门，须通过I/O通道或附加三态门；8位以上的A/D转换；(字读出、字节分时读出)启动信号的供给电平启动信号：整过转换过程中都必须保证启动信号有效；用并行接口发启动信号，使用D触发器；脉冲启动信号：本讲稿第二十七页，共三十三页转换结束信号以及转换数据的读取：程序查询方式中断方式：A/D转换芯片的INTR信号；CPU等待方式：利用CPU的READY引脚；固定的延迟程序方式：预先知道转换时间本讲稿第二十八页，共三十三页ADC0804和系统总线的连接启动：CS和WR有效本讲稿第二十九页，共三十三页AD570和系统总线的连接本讲稿第三十页，共三十三页7.4 采样保持电路采样保持电路两种状态：采样状态保持状态下图为采样保持电路的原理图:本讲稿第三十一页，共三十三页7.5 多路转换模拟开关多路转换模拟开关本讲稿第三十二页，共三十三页A/D转换芯片：AD570采样保持电路：AD582多路输入、一路输出的模拟开关电路:AD7501D/A转换：AD1408一路输入、多路输出的模拟开关电路:CD4051并行接口:8255A8D触发器:74LS273本讲稿第三十三页，共三十三页
