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YCF(中职）电子技术基础第十章教学课件第十章第十章 数模和模数转换数模和模数转换第一节第一节 D/A转换器转换器(DAC)第二节第二节 A/D 转换器转换器第一节第一节 D/A转换器转换器(DAC)一、一、DAC的主要指标的主要指标1DAC的转换精度的转换精度DAC的转换精度通常用分辨率和转换误差来描述。的转换精度通常用分辨率和转换误差来描述。(1)转换误差转换误差是由于参考电压的波动，电路参数的偏转换误差转换误差是由于参考电压的波动，电路参数的偏差等原因造成的。差等原因造成的。转换误差一般用最低位转换误差一般用最低位(LSB)的倍数来表示。的倍数来表示。有时也用输出电压的满度值有时也用输出电压的满度值(FSR)的百分数来表示。的百分数来表示。为了获得较高精度的为了获得较高精度的D/A转换，单纯依靠选用高分辨率的转换，单纯依靠选用高分辨率的DAC器件是不够的，必须有高精度的参考电源与之配合。器件是不够的，必须有高精度的参考电源与之配合。目前使用的目前使用的DAC器件，内设参考电源且直接输出电压，使用器件，内设参考电源且直接输出电压，使用非常方便。非常方便。下-页 返回第一节第一节 D/A转换器转换器(DAC)(2)分辨率一种是用分辨率一种是用DAC输入的二进制数的位数来描述，如输入的二进制数的位数来描述，如10位的位的DAC的分辨率就是的分辨率就是10位。另一种是用位。另一种是用DAC能够分辨能够分辨出来的最小输出电压与最大输出电压之比来描述。出来的最小输出电压与最大输出电压之比来描述。2D/A转换器速度转换器速度通常用建立时间通常用建立时间tset来定量描述来定量描述DAC的转换速度。的转换速度。tset定义为：从输人数字量发生突变开始，直到输出电压进定义为：从输人数字量发生突变开始，直到输出电压进入与稳态值相差入与稳态值相差1/2LSB范围以内的这段时间，如范围以内的这段时间，如图图10-1所示。所示。一般说来，输人数字量变化越大，建立时间就越长，所以一一般说来，输人数字量变化越大，建立时间就越长，所以一般产品说明中给出的是输入从全般产品说明中给出的是输入从全0跳变到全跳变到全1（或（或 图图10-1 DAC的建立时间从全的建立时间从全1跳变到全跳变到全0）时的建立时间。）时的建立时间。上-页 下-页 返回第一节第一节 D/A转换器转换器(DAC)二、二、DAC0832简介简介DAC0832采用了采用了CMOS 工艺的工艺的8位位DAC芯片，它有两级芯片，它有两级缓冲锁存器（简称缓存），以电流形式输出。缓冲锁存器（简称缓存），以电流形式输出。DAC0832的主要特点：的主要特点：分辨率为分辨率为8位。位。电流稳定时间（即建立时间）电流稳定时间（即建立时间）1 s。可双缓冲、单缓冲或直接数字输入。可双缓冲、单缓冲或直接数字输入。设有增益调节（即满度调节）端子。设有增益调节（即满度调节）端子。单电源供电单电源供电(+5+15V)。低功耗（小于低功耗（小于20mW）。）。上-页 下-页 返回第一节第一节 D/A转换器转换器(DAC)DAC0832的结构和符号分别如的结构和符号分别如图图10-2，图图10-3所示。所示。三、三、DAC0832的简单应用电路的简单应用电路图图10-4是是DAC0832的简单应用电路。的简单应用电路。外接运算放大器外接运算放大器uA741是将是将DAC的输出电流转换为电压的，的输出电流转换为电压的，Rp1则是用来调节转换系数（即：互阻增益）的，具体调节时，则是用来调节转换系数（即：互阻增益）的，具体调节时，是在输入最大时，输出电压达到满度（或需要的数值），因是在输入最大时，输出电压达到满度（或需要的数值），因此又称为满度调节，即此又称为满度调节，即上-页 下-页 返回第一节第一节 D/A转换器转换器(DAC)DAC0832简单应用电路的时序图，如简单应用电路的时序图，如图图10-5所示。要使所示。要使图图102电路正常工作，还必须满足一定的时序关系：电路正常工作，还必须满足一定的时序关系：第一步，接收并锁存输入数据到锁存器第一步，接收并锁存输入数据到锁存器1：因为：因为CS=0（接（接地），地），ILE=1（接（接+5V），所以只要在输入锁存控制端加），所以只要在输入锁存控制端加一个负脉冲，锁存器一个负脉冲，锁存器1（输入锁存器）就可接收并锁存输入数（输入锁存器）就可接收并锁存输入数据。据。第二步，将数据传送到锁存器第二步，将数据传送到锁存器2：因为：因为Xfer=0（接地），所（接地），所以只要在以只要在D/A启动控制端启动控制端(WR2)加一个负脉冲，输入锁存器加一个负脉冲，输入锁存器的数据就传送到锁存器的数据就传送到锁存器2，同时启动，同时启动D/A转换。转换。上-页 返回第二节第二节 A/D 转换器转换器一、一、ADC的主要指标的主要指标1转换误差转换误差转换误差的描述和转换误差的描述和DAC是一样的，不再重复。是一样的，不再重复。2转换精度转换精度ADC的转换精度也用分辨率（或称解析度）和转换误差来描的转换精度也用分辨率（或称解析度）和转换误差来描述。述。二、二、ADC0809简介简介ADC0809是一个有是一个有8路模拟输入的路模拟输入的8位位ADC，ADC0809由单一十由单一十5V供电，可对供电，可对8路路05V的输入模拟电压分时进行的输入模拟电压分时进行转换，完成一次转换约需转换，完成一次转换约需100s，输出具有，输出具有TTL三态锁存缓三态锁存缓冲器，可直接接到单片机的数据总线上。冲器，可直接接到单片机的数据总线上。下-页 返回第二节第二节 A/D 转换器转换器三、三、ADC0809的简单应用电路的简单应用电路图图10-8所示是所示是ADC0809的简单应用电路。的简单应用电路。图图10-8中中TIJ431为为ADC0809提供参考电压，提供参考电压，R3是限流是限流电阻。电阻。输出数字量输出数字量要使要使图图10-8电路正常工作，还必须满足一定的时序关系电路正常工作，还必须满足一定的时序关系ADC0809的时钟信号的时钟信号CLOCK和其他信号之间没有严格的和其他信号之间没有严格的时序关系，所以时序图未出现，一般情况下是加一固定频率时序关系，所以时序图未出现，一般情况下是加一固定频率方波。方波。确定通道地址确定通道地址ADD-C、ADD-B、ADD-A，相应通道，相应通道（INO-IN7）的模拟电压必须是稳定的。）的模拟电压必须是稳定的。上-页 下-页 返回第二节第二节 A/D 转换器转换器发地址锁存允许信号发地址锁存允许信号ALE（加一个正脉冲），之后通道地址（加一个正脉冲），之后通道地址可以变化。可以变化。发转换启动发转换启动START（加一个正脉冲），稍后转换结束信号（加一个正脉冲），稍后转换结束信号EOC首先变为低电平，首先变为低电平，ADC0809内部开始进行转换，转换内部开始进行转换，转换结束后结束后EOC回到高电平。回到高电平。置输出允许信号置输出允许信号ENABLE为高电平，数字量由为高电平，数字量由D7D0输出输出（输出之前是高阻状态），等接收部件（如单片机）接收后，（输出之前是高阻状态），等接收部件（如单片机）接收后，再置输出允许信号再置输出允许信号ENABLE为低电平，数字量输出端又回到为低电平，数字量输出端又回到高阻状态，这样就完成了选中通道的一次高阻状态，这样就完成了选中通道的一次A/D转换。转换。上-页 下-页 返回第二节第二节 A/D 转换器转换器四、模拟信号的采样和保持四、模拟信号的采样和保持完成一次转换完成一次转换A/D总是要花一定的时间，这段时间里总是要花一定的时间，这段时间里ADC要要求模拟信号不能变化。而模拟信号是随时间连续变化的，即求模拟信号不能变化。而模拟信号是随时间连续变化的，即数字量不能数字量不能“实时实时”反映模拟信号，只能对模拟信号进行采反映模拟信号，只能对模拟信号进行采样，这一点如同对生产线上的产品进行抽样检验的过程，所样，这一点如同对生产线上的产品进行抽样检验的过程，所谓保持是为在两次采样之间能给谓保持是为在两次采样之间能给ADC提供稳定的输入电压。提供稳定的输入电压。目前，目前，ADC的转换速度较高，在模拟信号变化比较缓慢时，的转换速度较高，在模拟信号变化比较缓慢时，可以直接转换，而不需要采样一保持电路，也有一些可以直接转换，而不需要采样一保持电路，也有一些ADC内内部设有采样一保持电路使用更加方便。部设有采样一保持电路使用更加方便。上-页 返回图图10-1 DAC的建立时间的建立时间返回图图10-2 DAC0832的结构的结构返回图图10-3 DAC0832的符号的符号返回图图10-5时序图时序图返回图图10-8 ADC0809简单应用电路简单应用电路返回