第十三讲 数模转换 (2)精选文档.ppt

第十三讲 数模转换本讲稿第一页，共二十五页主要内容nA/D转换的工作原理转换的工作原理 nD/A转换的工作原理转换的工作原理 nD/A转换器转换器DAC0832及其接口设计及其接口设计 nA/D转换器转换器ADC0809及其接口设计及其接口设计 本讲稿第二页，共二十五页数模转换器DACDAC的性能指标 分辨率 DAC所能分辨的最小电压增量。它反映了DAC对微小输入量变化的敏感性。分辨率的高低通常用二进制输入量的位数来表示，例如分辨率是8位、10位、12位等。有时，也用最小输出电压与最大输出电压之比的百分数来表示。对于一个n位DAC，其分辨率为：1/2n-1。本讲稿第三页，共二十五页转换精度 用最大的静态转换误差的形式表示，这个转换误差应包括非线性误差、比例系数误差以及漂移误差等综合误差，它反映了实际输出电压与理论输出电压之间的接近程度。转换时间 DAC的输入数字量有满刻度值的变化时，其输出模拟信号电压达到满刻度值1/2LSB（最低有效位）时所需要的时间。数模转换器DAC本讲稿第四页，共二十五页线性度 通常用非线性误差的大小表示DAC的线性度。在D/A转换时，若数据连续转换，则输出的模拟量应该是线性的。即在理想情况下，DAC的转换特性应是线性的，实际转换中，把理想的输入输出特性的偏差与满刻度输入之比的百分数，称为非线性误差。输出电平 不同型号的D/A转换器件的输出电平相差较大。一般为5V10V，有的高压输出型的输出电平则高达24V30V。数模转换器DAC本讲稿第五页，共二十五页D/A转换原理 D/A转换器的作用是把二进制数字量转换成相应的模拟量。数模转换器DAC本讲稿第六页，共二十五页8位D/A转换器DAC0832芯片 1、DAC0832的内部结构 DAC0832是一个8位的数/模转换芯片，内部由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。D/A转换器为T型转换网络，其内部结构图如图所示。数模转换器DAC本讲稿第七页，共二十五页 2、DAC0832的引脚功能 数模转换器DAC本讲稿第八页，共二十五页 3、DAC0832的特性参数 v分辨率为8位；v可采用双缓冲、单缓冲或直通三种工作方式；v电流稳定时间为1s；v只需在满量程下调整其线性度；v所有引脚逻辑电平与TTL兼容；v5V15V单一电源供电，功耗为200mw。数模转换器DAC本讲稿第九页，共二十五页 4、DAC0832的工作方式 n双缓冲方式 双缓冲工作方式对输入寄存器和DAC寄存器分别进行控制。数模转换器DAC本讲稿第十页，共二十五页 4、DAC0832的工作方式 n单缓冲方式 在这种工作方式下，使两个寄存器中的任一个处于直通状态。数模转换器DAC本讲稿第十一页，共二十五页 4、DAC0832的工作方式 n直通方式 这种工作方式是将 、以及 引脚都直接接地，ILE接高电平，芯片就处于直通状态。输入数据就直接送入D/A转换器进行电流转换。数模转换器DAC本讲稿第十二页，共二十五页 5、DAC0832的输出方式 n单极性输出 DAC0832的电流输出端Iout1接至运算放大器的反相输入端，所以输出电压Vout与参考电压VREF反相。数模转换器DAC本讲稿第十三页，共二十五页 5、DAC0832的输出方式 n双极性输出 双极性输出是在单极性输出的基础上，加一级电压放大器来实现单极性到双极性的变换，其原理电路如图所示。数模转换器DAC本讲稿第十四页，共二十五页6、DAC0832与PC总线的连接 将 和 接地，使8位输入寄存器处于直通状态，控制使DAC0832工作在单缓冲工作方式。当执行OUT指令时，使 和 有效，CPU输出的数据通过输入寄存器装入DAC寄存器锁存，并进行D/A转换。数模转换器DAC本讲稿第十五页，共二十五页 ADC的主要性能指标 分辨率 ADC的分辨率是输出数字量变化一个相邻数码所需模拟电压的变化量，定义为满刻度电压与2n之比值，其中n为ADC的位数。精度ADC的精度分为绝对精度和相对精度两种。转换速率和转换时间电源灵敏度用模拟输入值的百分数来表示。模数转换器ADC本讲稿第十六页，共二十五页 ADC的工作原理 常用方法有：计数法；逐次逼近法；双积分法 n计数法模数转换器ADC本讲稿第十七页，共二十五页ADC的工作原理 v逐次逼近法 逐次逼近的方法ADC的内部主要由逐次逼近寄存器SAR、DA转换器、电压比较器和一些时序控制逻辑电路等组成。模数转换器ADC本讲稿第十八页，共二十五页 其工作原理非常类似于用天平称重。在转换开始前，先将SAR寄存器各位清零，然后设其最高位为1（对8位来讲，即为10000000B）就像天平称重时先放上一个最重的砝码一样，SAR中的数字量经D/A转换器转换为相应的模拟电压VC，并与模拟输入电压VX进行比较，若VXVC，则SAR寄存器中最高位的1保留，否则就将最高位清零一若砝码比物体轻就要保留此砝码，否则去掉此砝码。然后再使次高位置1，进行相同的过程直到SAR的所有位都被确定。转换过程结束后，SAR寄存器中的二进制码就是ADC的输出。模数转换器ADC本讲稿第十九页，共二十五页 ADC0809的内部结构 ADC0809芯片是CMOS型单片双列直插式模数转换器件，采用逐次逼近式转换方式，可对8路模拟电压分时进行转换。ADC0809芯片本讲稿第二十页，共二十五页 ADC0809的内部结构 片内集成有具有锁存功能的8路模拟开关，可对8路05V的输入模拟电压信号分时进行转换片内具有多路开关的地址译码和锁存电路、比较器256R电阻T型网络、树状电子开关、逐次逼近寄存器SAR、控制与时序电路等。输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接连到微处理器的数据总线上。ADC0809芯片本讲稿第二十一页，共二十五页ADC0809的性能指标1）分辨率为8位。2）最大不可调误差上1LSB。3）单电源5V。4）可锁存三态输出，输出与TTL电平兼容。5）当用5V电源供电时，模拟输入电压范围为 05V。6）温度范围4085。7）功耗为15mw。8）转换速度取决于芯片的时钟频率，其时钟频率范围为10kHz1280KHZ，若CLK500kHZ，转换速度为128s。ADC0809芯片本讲稿第二十二页，共二十五页 ADC0809芯片的A/D转换过程和时序 ADC0809芯片本讲稿第二十三页，共二十五页 ADC0809与PC总线的接口 需要考虑如下几方面模拟信号输入 数据线的连接 启动转换信号的连接 状态信号EOC端的连接 ADC0809芯片本讲稿第二十四页，共二十五页 ADC0809与PC总线的连接举例 ADC0809芯片本讲稿第二十五页，共二十五页