模数与数模转换优秀课件.ppt

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1、模数与数模转换第1页，本讲稿共58页A/DA/D与与与与D/AD/A接口接口接口接口能够把模拟量转换为数字量的器件称为能够把模拟量转换为数字量的器件称为能够把模拟量转换为数字量的器件称为能够把模拟量转换为数字量的器件称为模数转换器模数转换器模数转换器模数转换器（ADCADC）。）。）。）。能够把数字量转换为模拟量的器件称为能够把数字量转换为模拟量的器件称为能够把数字量转换为模拟量的器件称为能够把数字量转换为模拟量的器件称为数模转换器数模转换器数模转换器数模转换器（DACDAC）。）。）。）。D/AD/A与与与与A/DA/D转换是计算机用于工业控制等领域的一项重要技术，其在控转换是计算机用于工业

2、控制等领域的一项重要技术，其在控转换是计算机用于工业控制等领域的一项重要技术，其在控转换是计算机用于工业控制等领域的一项重要技术，其在控制系统中的作用如下图所示。它主要由以下几个部件组成：制系统中的作用如下图所示。它主要由以下几个部件组成：制系统中的作用如下图所示。它主要由以下几个部件组成：制系统中的作用如下图所示。它主要由以下几个部件组成：7.1 模数转换芯片模数转换芯片ADC0809第2页，本讲稿共58页ADC0809 电路连接图电路连接图针对右图实现针对右图实现编程控制编程控制第3页，本讲稿共58页学习导引学习导引硬件结构决定着程序设计硬件结构决定着程序设计，在程序设计时应该考，在程序设

3、计时应该考虑的问题虑的问题ADC0809的功能是什么？的功能是什么？如何编程控制如何编程控制ADC0809？ADC0809实现模数转换的基本原理是什么？实现模数转换的基本原理是什么？ADC0809的引脚功能是什么？的引脚功能是什么？ADC0809的内部结构？的内部结构？ADC0809的控制步骤？的控制步骤？在掌握在掌握ADC0809编程控制的基本知识后，接下来呢编程控制的基本知识后，接下来呢l如何确定如何确定ADC0809的端口地址？的端口地址？l如何对如何对ADC0809进行读写操作？进行读写操作？第4页，本讲稿共58页以以 应用应用 简介简介 ADC0809 功能功能基本转换原理？基本转换

4、原理？基本转换原理？基本转换原理？第5页，本讲稿共58页8位计数式位计数式A/D转换原理转换原理第6页，本讲稿共58页逐次逼近式逐次逼近式A/D转换原理（转换原理（0809采用）采用）第7页，本讲稿共58页ADCADC主要有以下性能指标：主要有以下性能指标：主要有以下性能指标：主要有以下性能指标：(1)(1)分辨率分辨率分辨率分辨率 分辨率表明了分辨率表明了分辨率表明了分辨率表明了A/DA/D转换器能够转换器能够转换器能够转换器能够分辨最小的模拟信号的能力，分辨最小的模拟信号的能力，分辨最小的模拟信号的能力，分辨最小的模拟信号的能力，即即即即V/2V/2n n (n(n为转换为转换为转换为转换

5、的数据的数据的数据的数据宽宽宽宽度度度度).分辨率仅表明了分辨率仅表明了分辨率仅表明了分辨率仅表明了A/DA/D转换器在理论转换器在理论转换器在理论转换器在理论上可以达到的精度。上可以达到的精度。上可以达到的精度。上可以达到的精度。(2)(2)转换精度转换精度转换精度转换精度 转换精度是转换精度是转换精度是转换精度是A/DA/D转换器实际输出值和理想输出值的误差转换器实际输出值和理想输出值的误差转换器实际输出值和理想输出值的误差转换器实际输出值和理想输出值的误差,可用绝对可用绝对可用绝对可用绝对精度或相对精度来表示。精度或相对精度来表示。精度或相对精度来表示。精度或相对精度来表示。绝对精度：绝

6、对精度等于实际转换结果与理论转换结果之差，绝对精度：绝对精度等于实际转换结果与理论转换结果之差，绝对精度：绝对精度等于实际转换结果与理论转换结果之差，绝对精度：绝对精度等于实际转换结果与理论转换结果之差，通常以数字量的最小有效位（通常以数字量的最小有效位（通常以数字量的最小有效位（通常以数字量的最小有效位（LSBLSB）的分数值来表示。）的分数值来表示。）的分数值来表示。）的分数值来表示。例如，例如，例如，例如，1LSB1LSB，1/2LSB1/2LSB，1/4LSB1/4LSB等。等。等。等。相对精度：相对精度是绝对精度与模拟电压满量程的百分比相对精度：相对精度是绝对精度与模拟电压满量程的百

7、分比相对精度：相对精度是绝对精度与模拟电压满量程的百分比相对精度：相对精度是绝对精度与模拟电压满量程的百分比.第8页，本讲稿共58页(3)(3)转换时间转换时间转换时间转换时间 转换时间是指模拟信号输入启动转换到转换结束，输出转换时间是指模拟信号输入启动转换到转换结束，输出转换时间是指模拟信号输入启动转换到转换结束，输出转换时间是指模拟信号输入启动转换到转换结束，输出达到最终值并稳定所经历的时间达到最终值并稳定所经历的时间达到最终值并稳定所经历的时间达到最终值并稳定所经历的时间.A/DA/D转换芯片转换芯片转换芯片转换芯片ADC0809ADC0809 主要技术指标如下：主要技术指标如下：主要技

8、术指标如下：主要技术指标如下：*分辨率：分辨率：分辨率：分辨率：8 8位；位；位；位；*转换方法：逐次逼近法；转换方法：逐次逼近法；转换方法：逐次逼近法；转换方法：逐次逼近法；*转换时间：转换时间：转换时间：转换时间：100100 s s；*输入模拟电压范围：输入模拟电压范围：输入模拟电压范围：输入模拟电压范围：8 8路模拟电压均为路模拟电压均为路模拟电压均为路模拟电压均为0 05V5V；*电源电压：电源电压：电源电压：电源电压：5V5V。第9页，本讲稿共58页 图图图图 ADC0809ADC0809引脚图引脚图引脚图引脚图ADC0809ADC0809的引脚的引脚的引脚的引脚第10页，本讲稿共

9、58页和和和和CPUCPU三总线相连的引脚三总线相连的引脚三总线相连的引脚三总线相连的引脚 D7D7D0D0：8 8位数字量输出引脚。位数字量输出引脚。位数字量输出引脚。位数字量输出引脚。ADDAADDA、ADDBADDB、ADDCADDC：通道地址选择信号，其中，：通道地址选择信号，其中，：通道地址选择信号，其中，：通道地址选择信号，其中，ADDAADDA为低位，为低位，为低位，为低位，ADDCADDC为高位。为高位。为高位。为高位。ADDCADDC、ADDBADDB、ADDA ADDA 的的的的111111000000对应对应对应对应IN7IN7IN0IN0。STARTSTART：A/DA

10、/D转换启动信号。当转换启动信号。当转换启动信号。当转换启动信号。当STARTSTART引脚出现一个宽度不小于引脚出现一个宽度不小于引脚出现一个宽度不小于引脚出现一个宽度不小于100us100us的高电平时，使逐次逼近寄存器清的高电平时，使逐次逼近寄存器清的高电平时，使逐次逼近寄存器清的高电平时，使逐次逼近寄存器清0 0，并启动，并启动，并启动，并启动08090809开始转换。开始转换。开始转换。开始转换。ALEALE：地址锁存允许信号，当引脚出现一个宽度不小于：地址锁存允许信号，当引脚出现一个宽度不小于：地址锁存允许信号，当引脚出现一个宽度不小于：地址锁存允许信号，当引脚出现一个宽度不小于1

11、00us100us的高电平的高电平的高电平的高电平时，时，时，时，锁存锁存锁存锁存ADDAADDA、ADDBADDB、ADDCADDC通道地址选择信号。通道地址选择信号。通道地址选择信号。通道地址选择信号。OEOE：允许输出信号，当：允许输出信号，当：允许输出信号，当：允许输出信号，当OEOE1 1时，打开时，打开时，打开时，打开08090809内部的输出内部的输出内部的输出内部的输出 锁存器，把锁存器，把锁存器，把锁存器，把ADCADC的转换结果送往数据总线的转换结果送往数据总线的转换结果送往数据总线的转换结果送往数据总线D0D7D0D7。EOCEOC：转换结束指示。该引脚在转换开始及转换中

12、间均为低电平。转换：转换结束指示。该引脚在转换开始及转换中间均为低电平。转换：转换结束指示。该引脚在转换开始及转换中间均为低电平。转换：转换结束指示。该引脚在转换开始及转换中间均为低电平。转换结束后，结束后，结束后，结束后，EOCEOC呈现高电平，该引脚可用于向呈现高电平，该引脚可用于向呈现高电平，该引脚可用于向呈现高电平，该引脚可用于向CPUCPU提出中断请求。提出中断请求。提出中断请求。提出中断请求。第11页，本讲稿共58页其他引脚其他引脚其他引脚其他引脚 IN0IN0IN7IN7：8 8路模拟输入，具体由路模拟输入，具体由路模拟输入，具体由路模拟输入，具体由ADDAADDA、ADDBAD

13、DB、ADDC ADDC 三位地址编码选择其中的一路。三位地址编码选择其中的一路。三位地址编码选择其中的一路。三位地址编码选择其中的一路。VREF(+)VREF(+)、VREFVREF（）（）（）（）：二个参考电压输入引脚，通常参：二个参考电压输入引脚，通常参：二个参考电压输入引脚，通常参：二个参考电压输入引脚，通常参考电压从考电压从考电压从考电压从V VREF(+)REF(+)端引入，而端引入，而端引入，而端引入，而V VREFREF（）（）（）（）与模拟地与模拟地与模拟地与模拟地AGNDAGND相连。相连。相连。相连。当当当当V VREF(+)REF(+)接接接接5V5V时，输入电压范围为

14、时，输入电压范围为时，输入电压范围为时，输入电压范围为0V0V5V5V。CLKCLK：时钟输入信号，要求频率为：时钟输入信号，要求频率为：时钟输入信号，要求频率为：时钟输入信号，要求频率为10kHz10kHz1.2MHz1.2MHz。典型值典型值典型值典型值为为为为640kHz640kHz）。）。）。）。GNDGND：ADCADC的数字接地端。的数字接地端。的数字接地端。的数字接地端。第12页，本讲稿共58页ADC0809内部结构内部结构第13页，本讲稿共58页 图图图图 ADC0809ADC0809的时序图的时序图的时序图的时序图ADC0809ADC0809的一次的一次的一次的一次转换转换转

15、换转换分分分分为为为为以下以下以下以下4 4个个个个阶阶阶阶段：段：段：段：1 1，在在在在ALEALE信号的作用下，地址引脚信号的作用下，地址引脚信号的作用下，地址引脚信号的作用下，地址引脚ADDCADDCADDAADDA上的信号被上的信号被上的信号被上的信号被锁锁锁锁存存存存。随。随。随。随后，由地址引脚后，由地址引脚后，由地址引脚后，由地址引脚选择选择选择选择的模的模的模的模拟拟拟拟信号被多路开关接通，信号被多路开关接通，信号被多路开关接通，信号被多路开关接通，进进进进入入入入ADC0809ADC0809；2 2，在启在启在启在启动动动动脉冲脉冲脉冲脉冲STARTSTART的作用下，的作

16、用下，的作用下，的作用下，A/DA/D转换转换转换转换开始开始开始开始。第14页，本讲稿共58页3 3，转换转换转换转换完成完成完成完成后，后，后，后，ADC0809ADC0809转换结转换结转换结转换结束信号束信号束信号束信号EOCEOC由低由低由低由低电电电电平平平平变为变为变为变为高高高高电电电电平，平，平，平，该该该该信信信信号可以作号可以作号可以作号可以作为为为为状状状状态态态态信号由信号由信号由信号由CPUCPU查询查询查询查询，也可以作，也可以作，也可以作，也可以作为为为为中断中断中断中断请请请请求信号通知求信号通知求信号通知求信号通知CPUCPU一次一次一次一次A/DA/D转换

17、转换转换转换已已已已经经经经完成。完成。完成。完成。4 4，CPUCPU在在在在查询查询查询查询式式式式I/OI/O程序或中断服程序或中断服程序或中断服程序或中断服务务务务程序中程序中程序中程序中执执执执行行行行读读读读ADC0809 ADC0809 数据端口的指数据端口的指数据端口的指数据端口的指令令令令，该该该该指令指令指令指令经经经经地址地址地址地址译码电译码电译码电译码电路路路路产产产产生高生高生高生高电电电电平，平，平，平，OEOE有效信号有效信号有效信号有效信号，打开，打开，打开，打开输输输输出三出三出三出三态缓态缓态缓态缓冲冲冲冲器，器，器，器，转换结转换结转换结转换结果通果通果

18、通果通过过过过系系系系统统统统 数据数据数据数据总线进总线进总线进总线进入入入入CPUCPU。图图图图 ADC0809ADC0809的时序图的时序图的时序图的时序图第15页，本讲稿共58页构思：ADC0809电路连接ADC0809采取三总线方式与采取三总线方式与CPU相连相连ADC0809的的数据线数据线连接？连接？ADC0809三三根地址线根地址线的连接？的连接？ADC0809的的控制线控制线和和状态线呢状态线呢？必须使必须使START引脚输入高电平才可以启动转换；必须使引脚输入高电平才可以启动转换；必须使ALE引脚输入高电平才可以锁存地址信号，选中被转换的引脚输入高电平才可以锁存地址信号，

19、选中被转换的INn引脚。（注：这两个引脚可以被引脚。（注：这两个引脚可以被CPU同时控制）同时控制）若想将转换数据传送到数据总线，从而进入到若想将转换数据传送到数据总线，从而进入到CPU，必须，必须使使OE引脚输入引脚输入1（当然由（当然由CPU控制输入），该信号如何控控制输入），该信号如何控制？制？EOC引脚引脚如何使用？程序控制方式与如何使用？程序控制方式与EOC引脚有什么关联引脚有什么关联？ADC0809有片选信号么？如何确定有片选信号么？如何确定0809的端口地址？的端口地址？ADC0809的其他引脚：的其他引脚：CLK,REF+,REF-第16页，本讲稿共58页电路连接雏形电路连接雏

20、形第17页，本讲稿共58页设计：ADC0809 硬件电路连接第18页，本讲稿共58页IN0_ADREQU300H;11XXXXX000BDSEG SEGMENTRLTDB?DSEG ENDSCSEG SEGMENTASSUMEDS:DSEG,CS:CSEGSTART:MOV AX,DSEGMOV DS,AXMOV DX,IN0_ADRMOV AL,X ;写入什么数值无所谓写入什么数值无所谓OUTDX,AL ;关键是发出写操作，该操作会关键是发出写操作，该操作会使使START与与ALE信号有效，锁定对信号有效，锁定对IN0引脚输入并转换引脚输入并转换CALL DELAYMOV DX,IN0_AD

21、RINAL,DX ;MOV RLT,ALMOV AX,4C00HINT21HCSEG ENDS上例的控制程序|实现第19页，本讲稿共58页如何编程控制，启动两路转换如何编程控制，启动两路转换第20页，本讲稿共58页与与CPU的又一连接方案的又一连接方案的又一连接方案的又一连接方案 ADC0809ADC0809的接口设计需考虑的问题如下：的接口设计需考虑的问题如下：的接口设计需考虑的问题如下：的接口设计需考虑的问题如下：ADDA ADDA、ADDBADDB、ADDCADDC三端可直接连接到三端可直接连接到三端可直接连接到三端可直接连接到CPUCPU地址总地址总地址总地址总线线线线 A0A0、A1

22、A1、A2A2端，但此种方法占用的端，但此种方法占用的端，但此种方法占用的端，但此种方法占用的I/OI/O口地址多。每口地址多。每口地址多。每口地址多。每一个模拟输入端对应一个口地址，一个模拟输入端对应一个口地址，一个模拟输入端对应一个口地址，一个模拟输入端对应一个口地址，8 8个模拟输入端占用个模拟输入端占用个模拟输入端占用个模拟输入端占用8 8个口个口个口个口 地址，对于微机系统外设资源的占用太多，因而一般地址，对于微机系统外设资源的占用太多，因而一般地址，对于微机系统外设资源的占用太多，因而一般地址，对于微机系统外设资源的占用太多，因而一般 ADDAADDA、ADDBADDB、ADDCA

23、DDC分别接在数据总线的分别接在数据总线的分别接在数据总线的分别接在数据总线的D D0 0、D D1 1、D D2 2 端，通过数据线输出一个控制字作为模拟通道选择的控制信端，通过数据线输出一个控制字作为模拟通道选择的控制信端，通过数据线输出一个控制字作为模拟通道选择的控制信端，通过数据线输出一个控制字作为模拟通道选择的控制信号。号。号。号。ALEALE信号为启动信号为启动信号为启动信号为启动ADC0809ADC0809选择开关的控制信号，该控选择开关的控制信号，该控选择开关的控制信号，该控选择开关的控制信号，该控制信号可以和启动转换信号制信号可以和启动转换信号制信号可以和启动转换信号制信号可

24、以和启动转换信号STARTSTART同时有效。同时有效。同时有效。同时有效。第21页，本讲稿共58页针对上一针对上一 连接方案连接方案 的的 硬件连线图硬件连线图第22页，本讲稿共58页如果引入了中断，程序如何？第23页，本讲稿共58页（4 4）采样保持电路采样保持电路采样保持电路采样保持电路 采样采样采样采样/保持电路包括采样和保持两种状态。采样状态下电路输出跟随输保持电路包括采样和保持两种状态。采样状态下电路输出跟随输保持电路包括采样和保持两种状态。采样状态下电路输出跟随输保持电路包括采样和保持两种状态。采样状态下电路输出跟随输入的模拟电压，保持状态下电路输出保持采样结束瞬间的模拟信号状态

25、。入的模拟电压，保持状态下电路输出保持采样结束瞬间的模拟信号状态。入的模拟电压，保持状态下电路输出保持采样结束瞬间的模拟信号状态。入的模拟电压，保持状态下电路输出保持采样结束瞬间的模拟信号状态。基本的采样基本的采样基本的采样基本的采样/保持电路如图所示（下图），由状态控制开关、运保持电路如图所示（下图），由状态控制开关、运保持电路如图所示（下图），由状态控制开关、运保持电路如图所示（下图），由状态控制开关、运算放大器算放大器算放大器算放大器A1A1、A2A2和保持电容和保持电容和保持电容和保持电容C C组成。组成。组成。组成。第24页，本讲稿共58页实验要求实验要求l将将ADC单元中提供的单元

26、中提供的0V5V信号源作为信号源作为ADC0809的模拟输入量，并将通过转换的模拟输入量，并将通过转换所得到的所得到的8位数字量显示在计算机屏幕上，位数字量显示在计算机屏幕上，显示形式为：显示形式为：“AD0809：IN0 XX”第25页，本讲稿共58页实验连线第26页，本讲稿共58页AD0809EQU 0A800H;AD0809的端口地址为的端口地址为0A800DATA SEGMENTDTABLE DB “ADC0809:IN0$”;在屏幕中显示在屏幕中显示AD0809:IN0 xxDATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATAMOV AX,DATAM

27、OV DS,AX 第27页，本讲稿共58页START:MOV DX,AD0809OUT DX,AL ;启动启动AD0809转换过程转换过程CALL DELAY MOV DX,AD0809IN AL，DX;从从AD0809读入转换的数据读入转换的数据 CALL SHOW CALL DELAY MOV DL,0DH MOV AH,02HINT 21H;输出回车字符，让光标回到行首输出回车字符，让光标回到行首 MOV AH,06H MOV DL,0FFH INT 21H JNE STOP;判断是否有键盘输入，如果有则退出判断是否有键盘输入，如果有则退出 JMP STARTSTOP:MOV AX,4C

28、00H INT 21H第28页，本讲稿共58页DELAY PROCPUSH CXPUSH AXMOV CX,4000HOUTER:MOV AX,0600HINNER:DEC AXJNZ INNERLOOP OUTERPOP AXPOP CXRETDELAYENDPSHOW PROC。;将字符串将字符串DTABLE的内容，以及转换过的数据（数据的内容，以及转换过的数据（数据在在AL中存放）显示出来中存放）显示出来RET SHOW ENDP第29页，本讲稿共58页若要理解若要理解D/A转换，必须理解转换，必须理解转换，必须理解转换，必须理解运算放大器运算放大器的应用的应用 7.2 数模转换芯片数模

29、转换芯片DAC0832第30页，本讲稿共58页 ri 大大:几十几十k 几百几百 k 1.运放的特点：运放的特点：KCMRR 很大很大 ro 小：几十小：几十 几百几百 A o 很大很大:104 1072.运放符号：运放符号：uu+uo u u+uoAo国际符号国际符号国内符号国内符号集成运算放大器集成运算放大器理想运算放大器特点理想运算放大器特点:(1)(1)输入阻抗输入阻抗r ri i非常大非常大(2)(2)输出阻抗输出阻抗ro很小很小(3)(3)开环放大倍数开环放大倍数A A0 0非常高非常高第31页，本讲稿共58页3.理想的集成运放重要特点：理想的集成运放重要特点：理想的集成运放重要特

30、点：理想的集成运放重要特点：（1）虚短）虚短 在线性工作区，由于在线性工作区，由于uo为有限值，对于理想运放为有限值，对于理想运放AOd，因而净输入电压因而净输入电压uu0。即即uu0 此等式说明，运放的两个输入端虽然没有短路，却具有与此等式说明，运放的两个输入端虽然没有短路，却具有与短路相同的特征，这种情况称为两个输入端短路相同的特征，这种情况称为两个输入端“虚短路虚短路”，简称，简称“虚短虚短”。（2）虚断）虚断 因为理想运放的输入电阻为无穷大，所以流入理想运放两因为理想运放的输入电阻为无穷大，所以流入理想运放两个输入端的输入电流个输入端的输入电流ii 0。此等式说明理想集成运放的两个输入

31、端虽然没有断路，却此等式说明理想集成运放的两个输入端虽然没有断路，却具有与断路相同的特征，这种情况称为两个输入端具有与断路相同的特征，这种情况称为两个输入端“虚断路虚断路”，简称，简称“虚断虚断”。第32页，本讲稿共58页运算放大器三种基本的电路形式：运算放大器三种基本的电路形式：(1)反相反相比例运算放大器比例运算放大器_+RFR1RPuiuoi1iFib-ib+虚地点虚地点i1=iF+ib-=iF ,ib-=0 ib+=0u+=0 u=u+=0平衡电阻平衡电阻(使输入端对使输入端对地的静态电阻相等地的静态电阻相等):R):RP P=R=R1 1/R/RF FF电压放大倍数电压放大倍数:iF

32、第33页，本讲稿共58页_+RFR1RPuiuoi1i2ib-ib+例题例题1.R1=10k ,RF=20k ,ui=-1V=-1V。求。求:uo，RP应为多应为多大？大？Au=-（RF/R1）=-20/10=-2uo=Au ui=(-2)(-1)=2VRP=R1/RF=10/20=6.7 k 第34页，本讲稿共58页(2)同相同相比例运算放大器比例运算放大器u-=u+=uiib+=0ib-=0_+RFRfRPuiuoiFifAu=1+RFRfiF=ifR RP P=R=Rf f/R/RF FFfFf)第35页，本讲稿共58页_+RFRfRPuiuoiFif例题例题2.Rf=10k ,RF=2

33、0k ,ui=-1V=-1V。求。求:uo，RP应为多应为多大？大？uo=Au ui=(3)(-1)=-3VRP=Rf/RF=10/20=6.7 k Au=1+=1+20/10=3RFRf第36页，本讲稿共58页(3)差动放大器差动放大器_+R2R1R1ui2uoR2ui1ib+=0ib-=0ui2R2 R1+R2 u+=u-=u+u-=uo R1+ui1 R2 R1+R2 uo R1+ui1 R2 R1+R2 ui2R2 R1+R2=第37页，本讲稿共58页_+RFRfRPuiuoAu=1+RFRf当当RF=0时时,Au=1uo=ui(4)电压跟随器电压跟随器此电路是电压串联此电路是电压串联

34、负反馈，输入电阻大，负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路输出电阻小，在电路中作用与分离元件的中作用与分离元件的射极输出器相同，但射极输出器相同，但是电压跟随性能好。是电压跟随性能好。第38页，本讲稿共58页(5)反相求和运算：反相求和运算：_+RFR1R2ui2uoRPui1i1i2iF虚地虚地uo=-(ui1 R1 RF +ui2 R2 RF )若若R1=R2=R,uo=-(ui1 R RF +ui2 )取取RP=R1/R2/RFuo_+RFR1RPuiib+=0ib-=0,i1+i2=iFui1 R1 =ui2 R2 +-uo RF 第39页，本讲稿共58页(6)同相求和运算：同相求和运

35、算：Au=RFRf1+uo=Au u+=()(+)RFRf1+R2 R1+R2 ui1R1 R1+R2 ui2取取R1/R2=RF/Rf当当R1=R2 时时,uo=()(ui1+ui2)RFRf1+12RfRF+u i1uoR1R2ui2-u+_+RFRfRPuiuo第40页，本讲稿共58页3.理想的集成运放重要特点：理想的集成运放重要特点：（1）虚短）虚短 在线性工作区，由于在线性工作区，由于uo为有限值，对于理想运放为有限值，对于理想运放AOd，因而净输入电压因而净输入电压uu0。即即uu0 此等式说明，运放的两个输入端虽然没有短路，却具有与此等式说明，运放的两个输入端虽然没有短路，却具有

36、与短路相同的特征，这种情况称为两个输入端短路相同的特征，这种情况称为两个输入端“虚短路虚短路”，简称，简称“虚短虚短”。（2）虚断）虚断 因为理想运放的输入电阻为无穷大，所以流入理想运放两因为理想运放的输入电阻为无穷大，所以流入理想运放两个输入端的输入电流个输入端的输入电流ii 0。此等式说明理想集成运放的两个输入端虽然没有断路，却此等式说明理想集成运放的两个输入端虽然没有断路，却具有与断路相同的特征，这种情况称为两个输入端具有与断路相同的特征，这种情况称为两个输入端“虚断路虚断路”，简称，简称“虚断虚断”。第41页，本讲稿共58页D/A转换器的工作原理转换器的工作原理 D/AD/A转换器的作

37、用是把二进制数字量转换成相应的模拟量。转换器的作用是把二进制数字量转换成相应的模拟量。转换器的作用是把二进制数字量转换成相应的模拟量。转换器的作用是把二进制数字量转换成相应的模拟量。实现数实现数实现数实现数/模（模（模（模（D/AD/A）转换的方法比较多，这里介绍其中的两种。）转换的方法比较多，这里介绍其中的两种。）转换的方法比较多，这里介绍其中的两种。）转换的方法比较多，这里介绍其中的两种。1 1权电阻权电阻权电阻权电阻DACDAC 下图是权电阻下图是权电阻下图是权电阻下图是权电阻D/AD/A转换的典型电路。电路由权电阻、位切换转换的典型电路。电路由权电阻、位切换转换的典型电路。电路由权电阻

38、、位切换转换的典型电路。电路由权电阻、位切换开关、反馈电阻和运算放大器组成。开关、反馈电阻和运算放大器组成。开关、反馈电阻和运算放大器组成。开关、反馈电阻和运算放大器组成。权电阻权电阻权电阻权电阻DACDAC虽然简单、直观，但当输入的二进制位数比较多虽然简单、直观，但当输入的二进制位数比较多虽然简单、直观，但当输入的二进制位数比较多虽然简单、直观，但当输入的二进制位数比较多时，各个权电阻的阻值相差太大，也难以保证制造精度。时，各个权电阻的阻值相差太大，也难以保证制造精度。时，各个权电阻的阻值相差太大，也难以保证制造精度。时，各个权电阻的阻值相差太大，也难以保证制造精度。第42页，本讲稿共58页

39、第43页，本讲稿共58页2 2T T型电阻网络型电阻网络型电阻网络型电阻网络DACDAC 实际应用的实际应用的实际应用的实际应用的D/AD/A转换器，普遍采用转换器，普遍采用转换器，普遍采用转换器，普遍采用T T型电阻网络，其结构如下图所示。型电阻网络，其结构如下图所示。型电阻网络，其结构如下图所示。型电阻网络，其结构如下图所示。T T型电阻网络整个系统的电阻仅由型电阻网络整个系统的电阻仅由型电阻网络整个系统的电阻仅由型电阻网络整个系统的电阻仅由R R和和和和2R2R两种电阻组成，实现两种电阻组成，实现两种电阻组成，实现两种电阻组成，实现简单，应用广泛。简单，应用广泛。简单，应用广泛。简单，应

40、用广泛。第44页，本讲稿共58页二、倒二、倒二、倒二、倒T T型电阻网络型电阻网络型电阻网络型电阻网络D/AD/A转换器转换器转换器转换器1.原理：原理：电阻网络特点：电阻网络特点：模拟开关模拟开关Si不论接何不论接何位置，都相当于接地。位置，都相当于接地。任意节点向左看的任意节点向左看的等效电阻皆为等效电阻皆为R。公式推导公式推导第45页，本讲稿共58页倒倒T型型第46页，本讲稿共58页3 3D/AD/A转换器的性能参数转换器的性能参数转换器的性能参数转换器的性能参数（1 1）分辨率分辨率分辨率分辨率 这个参数反映了这个参数反映了这个参数反映了这个参数反映了D/AD/A转换器对模拟量的分辨能

41、力，是最小输出电压转换器对模拟量的分辨能力，是最小输出电压转换器对模拟量的分辨能力，是最小输出电压转换器对模拟量的分辨能力，是最小输出电压（对应的输入数字量只有（对应的输入数字量只有（对应的输入数字量只有（对应的输入数字量只有D0D0位为位为位为位为1 1）与最大输出电压（对应的输入数字量）与最大输出电压（对应的输入数字量）与最大输出电压（对应的输入数字量）与最大输出电压（对应的输入数字量所有位全为所有位全为所有位全为所有位全为1 1）之比。）之比。）之比。）之比。（2 2）转换精度转换精度转换精度转换精度 转换精度表明了模拟输出实际值与理想值之间的偏差。精度可分为转换精度表明了模拟输出实际值

42、与理想值之间的偏差。精度可分为转换精度表明了模拟输出实际值与理想值之间的偏差。精度可分为转换精度表明了模拟输出实际值与理想值之间的偏差。精度可分为绝对精度和相对精度。它通常用绝对精度和相对精度。它通常用绝对精度和相对精度。它通常用绝对精度和相对精度。它通常用 零点几零点几零点几零点几LSBLSB（最低有效位）表示，（最低有效位）表示，（最低有效位）表示，（最低有效位）表示，或用满刻度的或用满刻度的或用满刻度的或用满刻度的 百分之几表示。百分之几表示。百分之几表示。百分之几表示。D/AD/A转换器的转换精度与转换器的转换精度与转换器的转换精度与转换器的转换精度与D/AD/A转换器本身的芯片结构和

43、外接电路的转换器本身的芯片结构和外接电路的转换器本身的芯片结构和外接电路的转换器本身的芯片结构和外接电路的配置有关，外接运算放大器、参考电源等都可影响配置有关，外接运算放大器、参考电源等都可影响配置有关，外接运算放大器、参考电源等都可影响配置有关，外接运算放大器、参考电源等都可影响D/AD/A转换器的精度。转换器的精度。转换器的精度。转换器的精度。（3 3）建立时间建立时间建立时间建立时间 建立时间是指从数字输入端发生变化开始，到输出模拟值稳建立时间是指从数字输入端发生变化开始，到输出模拟值稳建立时间是指从数字输入端发生变化开始，到输出模拟值稳建立时间是指从数字输入端发生变化开始，到输出模拟值

44、稳定在额定值的定在额定值的定在额定值的定在额定值的 1/2LSB1/2LSB时所需的时间。它是表明时所需的时间。它是表明时所需的时间。它是表明时所需的时间。它是表明D/AD/A转换速度的一转换速度的一转换速度的一转换速度的一个重要参数。个重要参数。个重要参数。个重要参数。第47页，本讲稿共58页4D/AD/A转换器转换器08320832特点：特点：特点：特点：（1 1）分辨率为）分辨率为）分辨率为）分辨率为8 8位；位；位；位；（2 2）转换精度）转换精度）转换精度）转换精度 0.2%FSR0.2%FSR（3 3）电流稳定时间）电流稳定时间）电流稳定时间）电流稳定时间1s1s；（4 4）可单、

45、双缓冲数据输入或直接数据输入；）可单、双缓冲数据输入或直接数据输入；）可单、双缓冲数据输入或直接数据输入；）可单、双缓冲数据输入或直接数据输入；（5 5）单一电源供电（）单一电源供电（）单一电源供电（）单一电源供电（5 515V15V）；）；）；）；（6 6）低功耗（）低功耗（）低功耗（）低功耗（20mW20mW）。）。）。）。第48页，本讲稿共58页第49页，本讲稿共58页4 4D/AD/A转换器转换器转换器转换器08320832与与与与CPUCPU相连引脚相连引脚相连引脚相连引脚DIDI7 7DIDI0 0:8:8位数字量位数字量位数字量位数字量输输输输入数据入数据入数据入数据线线线线，D

46、IDI7 7为为为为最高位。最高位。最高位。最高位。CS CS：片选信号，低电平有效。片选信号，低电平有效。片选信号，低电平有效。片选信号，低电平有效。ILEILE：数据寄存器允许，高电平有效。数据寄存器允许，高电平有效。数据寄存器允许，高电平有效。数据寄存器允许，高电平有效。WR1WR1：输入寄存器写选通信号输入寄存器写选通信号输入寄存器写选通信号输入寄存器写选通信号,低电平有效低电平有效低电平有效低电平有效.WR2WR2：DACDAC寄存器写选通信号，低电平有效寄存器写选通信号，低电平有效寄存器写选通信号，低电平有效寄存器写选通信号，低电平有效.WR2.WR2与与与与XFERXFER同时有

47、效同时有效同时有效同时有效 时将输入寄存器的数据装入时将输入寄存器的数据装入时将输入寄存器的数据装入时将输入寄存器的数据装入DACDAC寄存。寄存。寄存。寄存。XFERXFER ：数据传送信号，低电平有效。数据传送信号，低电平有效。数据传送信号，低电平有效。数据传送信号，低电平有效。第50页，本讲稿共58页其他引脚其他引脚其他引脚其他引脚Iout1Iout1：输出电流：输出电流：输出电流：输出电流1 1，与数字量的大小成正比。，与数字量的大小成正比。，与数字量的大小成正比。，与数字量的大小成正比。Iout2Iout2：输出电流：输出电流：输出电流：输出电流2 2，（Iout1Iout1+Iou

48、t2=Iout2=常数）常数）常数）常数）。R Rfbfb：反馈电阻输入引脚，反馈电阻在芯片内部，可与运算放大器的输出：反馈电阻输入引脚，反馈电阻在芯片内部，可与运算放大器的输出：反馈电阻输入引脚，反馈电阻在芯片内部，可与运算放大器的输出：反馈电阻输入引脚，反馈电阻在芯片内部，可与运算放大器的输出直接相连。直接相连。直接相连。直接相连。V VREFREF：基准电源输入引脚。：基准电源输入引脚。：基准电源输入引脚。：基准电源输入引脚。VccVcc：电源输入引脚，电压范围为：电源输入引脚，电压范围为：电源输入引脚，电压范围为：电源输入引脚，电压范围为5V5V15V15V。AGNDAGND：模拟地。

49、：模拟地。：模拟地。：模拟地。DGNDDGND：数字地。：数字地。：数字地。：数字地。第51页，本讲稿共58页DAC0832DAC0832的内部结构的内部结构的内部结构的内部结构第52页，本讲稿共58页DAC0832DAC0832由由由由8 8位输入寄存器位输入寄存器位输入寄存器位输入寄存器、8 8位位位位DACDAC寄存器寄存器寄存器寄存器和和和和8 8位位位位D/AD/A变换器变换器变换器变换器构成。构成。构成。构成。由于有两个寄存器，可以进行两次缓冲操作。由于有两个寄存器，可以进行两次缓冲操作。由于有两个寄存器，可以进行两次缓冲操作。由于有两个寄存器，可以进行两次缓冲操作。转换输出的结果

50、为与输入数字量大小成正比的模拟电流信号。转换输出的结果为与输入数字量大小成正比的模拟电流信号。转换输出的结果为与输入数字量大小成正比的模拟电流信号。转换输出的结果为与输入数字量大小成正比的模拟电流信号。第53页，本讲稿共58页4 4DAC0832DAC0832的工作方式的工作方式的工作方式的工作方式 DAC0832DAC0832在不同信号组合的控制之下可实现在不同信号组合的控制之下可实现在不同信号组合的控制之下可实现在不同信号组合的控制之下可实现直通直通直通直通、单缓冲单缓冲单缓冲单缓冲和和和和双缓冲双缓冲双缓冲双缓冲三三三三种工作方式。种工作方式。种工作方式。种工作方式。（1 1）直通方式）