微机接口ppt课件第9章AD与DA转换.ppt
《微机接口ppt课件第9章AD与DA转换.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《微机接口ppt课件第9章AD与DA转换.ppt(81页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、微机原理与接口技术微机原理与接口技术作者:徐建平作者:徐建平 成贵学成贵学 第第9章章 A/D与与D/A转换转换 n在微型计算机的输入在微型计算机的输入/输出系统中,输出系统中,常需要把外界连续变化的模拟信号送入常需要把外界连续变化的模拟信号送入计算机进行运算,或者把计算机中经过计算机进行运算,或者把计算机中经过处理的数字信号输出控制某些外设。处理的数字信号输出控制某些外设。n完成由模拟信号到数字信号或由数字完成由模拟信号到数字信号或由数字信号到模拟信号转换的过程分别称为信号到模拟信号转换的过程分别称为模模/数(数(A/DA/D)转换)转换或或数数/模(模(D/AD/A)转换)转换。【本章内容
2、提要本章内容提要】了解了解D/AD/A转换器的基本原理和技术指标转换器的基本原理和技术指标掌握掌握DAC0832DAC0832的工作原理和使用方法的工作原理和使用方法了解了解A/DA/D转换器的基本原理和技术指标转换器的基本原理和技术指标掌握掌握DAC0809DAC0809的工作原理和使用方法的工作原理和使用方法9.1 D/A转换器转换器n9.1.1 D/A转换器概述转换器概述n将数字信号转换成模拟信号的装置称为将数字信号转换成模拟信号的装置称为D/AD/A转换器,简称转换器,简称DACDAC。1DAC原理原理nD/AD/A转换器的工作原理如图转换器的工作原理如图9-19-1所示。所示。n基准
3、电压经过开关接到输入电路上,输入的基准电压经过开关接到输入电路上,输入的二进制数的各位数字分别控制一个开关:值二进制数的各位数字分别控制一个开关:值为为1 1时开关接通,值为时开关接通,值为0 0时开关断开。时开关断开。n输入电流通过一个电阻网络后,各支路的电输入电流通过一个电阻网络后,各支路的电流输入运算放大器经过相加和转换,从而实流输入运算放大器经过相加和转换,从而实现由数字量到模拟电流或电压的转换现由数字量到模拟电流或电压的转换 (1 1)权电阻网络)权电阻网络n在权电阻网络中,自上而下各支路的电在权电阻网络中,自上而下各支路的电阻值都是前一支路电阻的阻值都是前一支路电阻的2 2倍,如图
4、倍,如图9-29-2所示。所示。n由于输入的二进制数的各位数字的权值由于输入的二进制数的各位数字的权值不同,经过权电阻网络后,各支路可产不同,经过权电阻网络后,各支路可产生与二进制数各位的权成比例的电流。生与二进制数各位的权成比例的电流。n各支路的电流再经过运算放大器相加和各支路的电流再经过运算放大器相加和转换,产生与二进制数成比例的模拟电转换,产生与二进制数成比例的模拟电流或电压。流或电压。n转换后的输出电压转换后的输出电压V V0 0与输入基准电压与输入基准电压V Vrefref的的关系为:关系为:n其其中中,若若D Di i1 1,则则开开关关S Si i闭闭合合;若若D Di i0 0
5、,则开关则开关S Si i断开。断开。(2 2)T T型电阻网络型电阻网络n常用的方法是采用常用的方法是采用T T型电阻网络,这种方法型电阻网络,这种方法只使用两种阻值的电阻(只使用两种阻值的电阻(R R和和2R2R),如图),如图9-39-3所示。各处的电压依次为:所示。各处的电压依次为:2DAC技术指标技术指标(1 1)分辨率)分辨率n分辨率指的是输出电压的最小变化量与满量分辨率指的是输出电压的最小变化量与满量程输出电压之比程输出电压之比,表明了,表明了D/AD/A转换器的一个转换器的一个最低有效位(最低有效位(LSBLSB)使输出变化的程度。)使输出变化的程度。n分辨率也常用输入二进制数
6、的位数来描述,分辨率也常用输入二进制数的位数来描述,位数越多,则分辨率越高,转换时对应输入位数越多,则分辨率越高,转换时对应输入模拟信号的电压值越小模拟信号的电压值越小。n例如,例如,8 8位位D/AD/A转换器芯片的满量程电压为转换器芯片的满量程电压为5V5V,n则则DAC0832DAC0832的分辨率为的分辨率为8 8位,或者表示为:位,或者表示为:5V/5V/(2(28 8-1)-1)19.6mV19.6mV。n满量程电压满量程电压指的是,输入二进制数的各位均指的是,输入二进制数的各位均为为1 1时的输出电压。时的输出电压。n输出电压的最小变化量输出电压的最小变化量指的是,输入的二进指的
7、是,输入的二进制数只有最低位为制数只有最低位为1 1时的输出电压。时的输出电压。(2 2)转换精度)转换精度n转换精度指的是转换精度指的是D/AD/A转换的实际输出模拟值与理论转换的实际输出模拟值与理论值之间的最大偏差值之间的最大偏差,表明了,表明了D/AD/A转换的精确程度。转换的精确程度。n转换精度有两种表示方法:转换精度有两种表示方法:绝对精度绝对精度和和相对精度相对精度。n绝对精度绝对精度是指是指D/AD/A转换实际输出的模拟值与理论值转换实际输出的模拟值与理论值之差,通常以之差,通常以LSBLSB的分数形式表示。的分数形式表示。n相对精度相对精度是指满量程值校准后,实际输出的模拟是指
8、满量程值校准后,实际输出的模拟值与理论值之差,通常以绝对精度与满量程值与理论值之差,通常以绝对精度与满量程(FSRFSR)的百分比来度量。)的百分比来度量。n例如,满量程值为例如,满量程值为10V10V时,时,n n位位D/AD/A转换器的转换器的精度为精度为1/2 LSB1/2 LSB,则其最大可能误差为:,则其最大可能误差为:n精度为精度为0.05%0.05%表示最大可能误差为:表示最大可能误差为:(3 3)转换速率)转换速率n转换速率是指大信号工作时,模拟输出电压转换速率是指大信号工作时,模拟输出电压的最大变化速度,单位为的最大变化速度,单位为V/sV/s(4 4)建立时间)建立时间n建
9、立时间指的是,当输入数值满量程后,输建立时间指的是,当输入数值满量程后,输出模拟值稳定到最终值的出模拟值稳定到最终值的1/2LSB1/2LSB时所需要时所需要的时间。该时间是表征的时间。该时间是表征D/AD/A转换器性能的重要转换器性能的重要指标,显然建立时间越大,转换速率越低。指标,显然建立时间越大,转换速率越低。(5 5)温度灵敏度)温度灵敏度n温度灵敏度指的是,在满量程时,温度每升温度灵敏度指的是,在满量程时,温度每升高高11,输出模拟值变化的百分数。它反映,输出模拟值变化的百分数。它反映了了D/AD/A转换器对温度变化的灵敏程度。转换器对温度变化的灵敏程度。(6 6)输出范围)输出范围
10、n所谓输出范围,指的是所谓输出范围,指的是D/AD/A转换器输出电压转换器输出电压的最大范围,一般为的最大范围,一般为5V10V5V10V。输出电压一般。输出电压一般与参考电压、运算放大器的连接方式等有关。与参考电压、运算放大器的连接方式等有关。9.1.2 D/A转换器芯片转换器芯片DAC0832nDAC0832DAC0832是电流输出型是电流输出型D/AD/A转换器,它的分辨转换器,它的分辨率为率为8 8位,精度为位,精度为1LSB1LSB,建立时间为,建立时间为1s1s,温度灵敏度为温度灵敏度为20102010-6-6/,参考电压为,参考电压为10V10V,单电源为,单电源为5V15V5V
11、15V,功耗,功耗20mW20mW。1DAC0832引脚引脚nDAC0832DAC0832是是2020引脚的双列直插式芯片,如图引脚的双列直插式芯片,如图9-49-4所示。各引脚的定义及功能如下。所示。各引脚的定义及功能如下。DIDI7 7 DIDI0 0:8 8位位数数据据输输入入端端,与与CPUCPU数数据据总总线线相连。相连。CSCS:片片选选信信号号,输输入入,低低电电平平有有效效,与与ILEILE配合决定配合决定WRWR1 1是否起作用。是否起作用。ILEILE:输输入入锁锁存存允允许许信信号号,输输入入,高高电电平平有有效。效。WRWR1 1:写写信信号号1 1,将将数数据据8 8
12、位位输输入入数数据据锁锁存存到到输输入入寄寄存存器器中中,低低电电平平有有效效。此此信信号号必必须须同同CSCS、ILEILE同同时时有有效效,即即当当CSCS和和WRWR1 1同同时时为为低低电电平平、ILEILE为为高高电电平平时时,输输入入数数据据不不锁锁存存;当当WRWR1 1变变为为高高电电平平、ILEILE变变为为低低电电平时,输入数据被锁存在输入寄存器中。平时,输入数据被锁存在输入寄存器中。WRWR2 2:写写信信号号2 2将将锁锁存存在在输输入入寄寄存存器器中中的的数数据据送送到到8 8位位DACDAC寄寄存存器器中中进进行行锁锁存存,低低电电平平有有效效。当当WRWR2 2与
13、与传传送送控控制制信信号号XFERXFER同同时时为为低低电电平平时时,DACDAC寄寄存存器器中中的的数数据据不不锁锁存存;当当WRWR2 2或或XFERXFER变变为为高高电电平平时时,输输入入寄寄存器中的数据被锁存在存器中的数据被锁存在DACDAC寄存器中。寄存器中。XFERXFER:传传送送控控制制信信号号,输输入入,低低电电平平有有效效,与与WRWR2 2配合产生对配合产生对DACDAC寄存器的锁存信号。寄存器的锁存信号。I IOUT1OUT1:模模拟拟电电流流输输出出1 1,是是逻逻辑辑电电平平为为1 1的的各各位位输输出出电电流流之之和和。当当DACDAC寄寄存存器器中中各各位位
14、均均为为1 1时时,输输出出电流最大;当各位均为电流最大;当各位均为0 0时,输出电流最小。时,输出电流最小。I IOUT2OUT2:模拟电流输出:模拟电流输出2 2,与,与I IOUT1OUT1之和为一常量。之和为一常量。R RFBFB:反反馈馈电电阻阻引引脚脚,反反馈馈电电阻阻设设置置在在芯芯片片内内部部,将将此此引引脚脚接接到到外外部部运运算算放放大大器器的的输输出出端端,与与运运算算放大器配合构成电流放大器配合构成电流/电压转换器。电压转换器。VREF:参参考考电电压压输输入入端端,输输入入电电压压范范围围为为 10V10V。VCC:芯片电源电压,范围为:芯片电源电压,范围为 5V 1
15、5V。AGND:模拟地,模拟电路接地端。:模拟地,模拟电路接地端。DGND:数字地,数字电路接地端。:数字地,数字电路接地端。2DAC0832的内部结构nDAC0832DAC0832的内部由一个的内部由一个8 8位输入寄存器、一个位输入寄存器、一个8 8位位DACDAC寄存器、一个寄存器、一个8 8位位D/AD/A转换器(转换器(T T型电型电阻网络)和相应辅助电路组成,如图阻网络)和相应辅助电路组成,如图9-59-5所所示。示。3DAC0832工作时序工作时序nDAC0832DAC0832的工作时序如图的工作时序如图9-69-6所示。芯片的所示。芯片的工作过程如下:工作过程如下:4DAC08
16、32输出连接方式nDAC0832DAC0832的输出分为单极性输出和双极性的输出分为单极性输出和双极性输出两种。输出两种。nDAC0832DAC0832实现单极性电压输出的电路连接实现单极性电压输出的电路连接如图如图9-79-7所示,输出电压为:所示,输出电压为:nDAC0832DAC0832实实现现双双极极性性电电压压输输出出的的电电路路连连接接如如图图9-89-8所所示示,使使R R2 2R R3 32R2R1 1,则则输输出出电电压为:压为:5 5DAC0832DAC0832在不同工作模式下在不同工作模式下与与CPUCPU的连接的连接nDAC0832DAC0832可工作在可工作在3 3种
17、工作方式下:种工作方式下:单缓单缓冲方式冲方式、双缓冲方式双缓冲方式和和直通方式直通方式。(1 1)单缓冲方式)单缓冲方式n单缓冲方式是指,使输入寄存器或单缓冲方式是指,使输入寄存器或DACDAC寄存器寄存器中的一个处于直通状态,即输入数据经过一中的一个处于直通状态,即输入数据经过一级缓冲就送入级缓冲就送入D/AD/A转换器。转换器。(2 2)双缓冲方式)双缓冲方式n双缓冲方式是指,输入寄存器和双缓冲方式是指,输入寄存器和DACDAC寄存器均寄存器均处于缓冲方式,即输入数据通过两个寄存器处于缓冲方式,即输入数据通过两个寄存器锁存后再送入锁存后再送入D/AD/A转换器。转换器。n在这种工作方式下
18、,数据接收与在这种工作方式下,数据接收与D/AD/A转换可异转换可异步进行,可实现多个步进行,可实现多个DACDAC同时转换输出。同时转换输出。(3 3)直通方式)直通方式n直通方式是指,内部的两个寄存器都处于直直通方式是指,内部的两个寄存器都处于直通状态,即数据到达输入端就立即加到通状态,即数据到达输入端就立即加到D/AD/A转换器被转换成模拟量,模拟输出总是随着转换器被转换成模拟量,模拟输出总是随着输入而变化。输入而变化。n这种工作模式在实际中很少采用。这种工作模式在实际中很少采用。实训实训9-1 数模转换产生梯形波数模转换产生梯形波1 1电路设计电路设计nDAC0832DAC0832采用
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 微机 接口 ppt 课件 AD DA 转换
限制150内