第三章（三）_过程输入输出通道模拟量输出通道（1）ppt课件

* 第三章(三) 模拟量输出通道(1) Date1 * 主要内容： 模拟量输出通道的结构形式 DA转换器及其接口 单极性和双极性电压输 出电路 V/I变换 模拟量输出通道设计 Date2 * 模拟量输出通道的组成结构 模拟量输出通道是计算机控制系统实现 控制输出的 关键，它的任务是将CPU输出的数字信号转换成模拟信号 去驱动相应的执行机构，以达到控制的目的。模拟量输出 通道一般由接口电路、D/A转换器、功率放大和V/I变换等 部分组成。 一个实际的计算机控制系统中，往往需要多路的模 拟量输出，模拟量输出通道的结构形式，主要取决于输出 保持器的构成方式。其实现方法有数字保持和模拟保持两 种。 Date3 * 模拟量输出通道的组成结构 优点：转换速度快，工作可靠。缺点：使用了较多的D/A 转换器。 1、每个通道设置一个独立的D/A转换器（数字保持） Date4 * 模拟量输出通道的组成结构 用于通道数量多，速度要求不高的场合。节省DA转换芯片， 可靠性相对较差。 2、多个通道共用一个D/A转换器，并辅以多路模拟开关和采 样保持器来实现 （模拟保持） Date5 * D/A转换器及其接口 模拟量输出通道的任务是把计算机输出的数字量变 换为模拟电压 或电流，并且输出给执行机构，驱动执 行 机构实现所要求的控制目的。 模拟量输出通道的核心是数/模转换器(Digital/Analog Converter,简称D/A转换器)。它是指将数字量转换成模拟 量的元件或装置。 Date6 * D/A转换器的主要性能指标 分辨率：通常用D/A转换器输入二进制数的位数来表示。 如8，10，12，16位等。分辨率为n位，表示D/A转换器输 入二进制的最低有效位LSB与满量程输出的1/2n相对应。 稳定时间：是指输入数字信号的变化是满量程时，其输 出达到稳定所需的时间（输出模拟信号达到离终值正负 LSB/2所需的时间），也称为转换时间 或建立时间。一般 为几ms。 输出方式：大部分为电流输出，其值在20mA3A之间； 若要获得电压输 出，要通过反相器改变为电压输 出，其值 在010V之间。 Date7 * D/A转换器- 8位D/A转换器DAC0832 1、 8位D/A转换器DAC0832（双缓冲）：具有两个输入锁 存器的8位D/A转换器芯片，电流输出，能直接与计算总线 连接，20脚双列直插封装。其主要性能为： 分辨率：8位； 电流稳定时间：1ms； 功耗：20mW； 电源电压Vcc：515V； 基准电压Vref：+10-10V 电平：逻辑输 入电平与TTL电平兼容。 Date8 * DAC0832的内部结构 D/A转换器- 8位D/A转换器DAC0832 由8位输入寄 存器、8位 DCA寄存器、 8位DA转换器 和相应的选通 控制逻辑电 路 4部分组成。 Date9 * DAC0832为20条引脚双列直插式封装。各引脚功能如下： 1、CS片选端，低电平有效； 2、ILE数据允许锁存信号，高电平有效； 3、WR1写信号1端，低电平有效。用于将输入数据锁 存到输入寄存器中，WR1必须与ILE、CS同时有效； 4、WR2写信号2端，低电平有效。只有当WR2，XFER 同时有效时，输入寄存器中的数据才能通过DAC寄存器进 行DA转换； 5、XFER传送控制信号，低电平有效。用于控制WR2 。 D/A转换器- 8位D/A转换器DAC0832-引脚功能 Date10 * DI7DI0是DAC0832的数字信号输入端；Iout1和Iout2是模拟电 流输出 端，输出的是与输入数字成比例的电流。需要外接运算放大器，才能得 到模拟电压 。Rfb是外部运算放大器的反馈电 阻，连接运放的输出端， 将Iout1和Iout2输出的电流转变为电压 。 Iout1+Iout2=常数C，Iout1和Iout2与数字量D的关系如下： 数字量DIout1Iout2 00H 80H FFH 0 . 0.5C . C C . 0.5C . 0 D/A转换器- 8位D/A转换器DAC0832-引脚功能 Date11 * D/A转换器- 8位D/A转换器DAC0832-工作方式 DAC0832有3种工作方式： 1、直通方式。如果DAC0832的两个8位寄存器都处于直通状 态（输出跟随输入变化），即为直通方式。此时由DI0 DI7输入的数据可以直接进入DA转换器进行转换。因此： LE1=1；LE21; 即： ILE=1，CS=WR1=WR2=XFER=0 Date12 * D/A转换器- 8位D/A转换器DAC0832-工作方式 2、单缓冲方式。如果DAC0832的两个8位寄存器中的一个 始终处于直通状态，另一个处于受CPU控制的状态，即为 单缓冲方式。例如，若LE2=1，使DAC寄存器处于直通状态 ，CPU则可以通过ILE、CS、WR1控制输入寄存器，使 DAC0832 工作于单缓冲工作方式。 3、双缓冲方式：如果DAC0832的两个8位寄存器始终处于 受CPU控制的状态，即为双缓冲方式。它在DAC寄存器输 出前一个数据的同时,可将下一个数据送入输入寄存器，能有 效地提高转换速度。 Date13 * 2、 12位D/A转换器DAC1210：具有两级锁存缓冲器结构， 可直接与8位或16位计算机的总线相连，电流输出，24脚双 列直插封装。 主要性能： 分辨率：12位； 电流稳定时间：1ms； 电源电压Vcc：单电源供电，515V； 基准电压Vref：+10-10V 电平：逻辑输 入电平与TTL电平兼容。 D/A转换器- 12位D/A转换器DAC1210 Date14 * 12位D/A转换器DAC1210原理图 D/A转换器- 12位D/A转换器DAC1210 Date15 * 其原理和控制信号与DAC0832基本相同。但有2点不同： 1、有12条数据线。第一级缓冲有两个寄存器，分为低4位 和高8位并联。为的是便于和8位CPU数据总线连 接，在和8 位数据总线连 接时，数据要分两次输出，先高8位后低4位 ，然后12位一起输出进行DA转换。 D/A转换器- 12位D/A转换器DAC1210 Date16 * D/A转换器- 12位D/A转换器DAC1210 2、两级缓冲锁存控制由4根输入控制线完成。第一级两个 输入寄存器由CS,WR1来控制。为了区分数据是输入8位还 是4位，设置一条高/低字节控制信