微機接口ppt課件第9章AD與DA轉(zhuǎn)換.ppt

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1、微機原理與接口技術(shù)作者：徐建平成貴學第9章A/D與D/A轉(zhuǎn)換在微型計算機的輸入/輸出系統(tǒng)中，常需要把外界連續(xù)變化的模擬信號送入計算機進行運算，或者把計算機中經(jīng)過處理的數(shù)字信號輸出控制某些外設。完成由模擬信號到數(shù)字信號或由數(shù)字信號到模擬信號轉(zhuǎn)換的過程分別稱為模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換或數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換?！颈菊聝?nèi)容提要】了解D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理和技術(shù)指標掌握DAC0832的工作原理和使用方法了解A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理和技術(shù)指標掌握DAC0809的工作原理和使用方法9.1D/A轉(zhuǎn)換器9.1.1D/A轉(zhuǎn)換

2、器概述將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的裝置稱為D/A轉(zhuǎn)換器，簡稱DAC。1．DAC原理D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理如圖9-1所示?；鶞孰妷航?jīng)過開關(guān)接到輸入電路上，輸入的二進制數(shù)的各位數(shù)字分別控制一個開關(guān)：值為1時開關(guān)接通，值為0時開關(guān)斷開。輸入電流通過一個電阻網(wǎng)絡后，各支路的電流輸入運算放大器經(jīng)過相加和轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)由數(shù)字量到模擬電流或電壓的轉(zhuǎn)換（1）權(quán)電阻網(wǎng)絡在權(quán)電阻網(wǎng)絡中，自上而下各支路的電阻值都是前一支路電阻的2倍，如圖9-2所示。由于輸入的二進制數(shù)的各位數(shù)字的權(quán)值不同，經(jīng)過權(quán)電阻網(wǎng)絡后，各支路可產(chǎn)生與

3、二進制數(shù)各位的權(quán)成比例的電流。各支路的電流再經(jīng)過運算放大器相加和轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生與二進制數(shù)成比例的模擬電流或電壓。轉(zhuǎn)換后的輸出電壓V0與輸入基準電壓Vref的關(guān)系為：其中，若Di＝1，則開關(guān)Si閉合；若Di＝0，則開關(guān)Si斷開。（2）T型電阻網(wǎng)絡常用的方法是采用T型電阻網(wǎng)絡，這種方法只使用兩種阻值的電阻（R和2R），如圖9-3所示。各處的電壓依次為：2．DAC技術(shù)指標（1）分辨率分辨率指的是輸出電壓的最小變化量與滿量程輸出電壓之比，表明了D/A轉(zhuǎn)換器的一個最低有效位（LSB）使輸出變化的程度。分辨率也常

4、用輸入二進制數(shù)的位數(shù)來描述，位數(shù)越多，則分辨率越高，轉(zhuǎn)換時對應輸入模擬信號的電壓值越小。例如，8位D/A轉(zhuǎn)換器芯片的滿量程電壓為5V，則DAC0832的分辨率為8位，或者表示為：5V/(28-1)＝19.6mV。滿量程電壓指的是，輸入二進制數(shù)的各位均為1時的輸出電壓。輸出電壓的最小變化量指的是，輸入的二進制數(shù)只有最低位為1時的輸出電壓。（2）轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度指的是D/A轉(zhuǎn)換的實際輸出模擬值與理論值之間的最大偏差，表明了D/A轉(zhuǎn)換的精確程度。轉(zhuǎn)換精度有兩種表示方法：絕對精度和相對精度。絕對精度是指D

5、/A轉(zhuǎn)換實際輸出的模擬值與理論值之差，通常以LSB的分數(shù)形式表示。相對精度是指滿量程值校準后，實際輸出的模擬值與理論值之差，通常以絕對精度與滿量程（FSR）的百分比來度量。例如，滿量程值為10V時，n位D/A轉(zhuǎn)換器的精度為±1/2LSB，則其最大可能誤差為：精度為±0.05%表示最大可能誤差為：（3）轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率是指大信號工作時，模擬輸出電壓的最大變化速度，單位為V/μs（4）建立時間建立時間指的是，當輸入數(shù)值滿量程后，輸出模擬值穩(wěn)定到最終值的±1/2LSB時所需要的時間。該時間是表征D/A轉(zhuǎn)

6、換器性能的重要指標，顯然建立時間越大，轉(zhuǎn)換速率越低。（5）溫度靈敏度溫度靈敏度指的是，在滿量程時，溫度每升高1℃，輸出模擬值變化的百分數(shù)。它反映了D/A轉(zhuǎn)換器對溫度變化的靈敏程度。（6）輸出范圍所謂輸出范圍，指的是D/A轉(zhuǎn)換器輸出電壓的最大范圍，一般為5V~10V。輸出電壓一般與參考電壓、運算放大器的連接方式等有關(guān)。9.1.2D/A轉(zhuǎn)換器芯片DAC0832DAC0832是電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器，它的分辨率為8位，精度為±1LSB，建立時間為1μs，溫度靈敏度為20×10-6/℃，參考電壓為±10V

7、，單電源為﹢5V~﹢15V，功耗20mW。1．DAC0832引腳DAC0832是20引腳的雙列直插式芯片，如圖9-4所示。各引腳的定義及功能如下。DI7~DI0：8位數(shù)據(jù)輸入端，與CPU數(shù)據(jù)總線相連。CS：片選信號，輸入，低電平有效，與ILE配合決定WR1是否起作用。ILE：輸入鎖存允許信號，輸入，高電平有效。WR1：寫信號1，將數(shù)據(jù)8位輸入數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器中，低電平有效。此信號必須同CS、ILE同時有效，即當CS和WR1同時為低電平、ILE為高電平時，輸入數(shù)據(jù)不鎖存；當WR1變?yōu)楦唠娖?、IL

8、E變?yōu)榈碗娖綍r，輸入數(shù)據(jù)被鎖存在輸入寄存器中。WR2：寫信號2將鎖存在輸入寄存器中的數(shù)據(jù)送到8位DAC寄存器中進行鎖存，低電平有效。當WR2與傳送控制信號XFER同時為低電平時，DAC寄存器中的數(shù)據(jù)不鎖存；當WR2或XFER變?yōu)楦唠娖綍r，輸入寄存器中的數(shù)據(jù)被鎖存在DAC寄存器中。XFER：傳送控制信號，輸入，低電平有效，與WR2配合產(chǎn)生對DAC寄存器的鎖存信號。IOUT1：模擬電流輸出1，是邏輯電平為1的各位輸出電流之和。當DAC寄存器中各位均為1時，輸出電流最大；當各位均為0時，