数模转换器学习教案

1、会计学1数模转换器数模转换器第一页，共18页。二、二、 模拟模拟(mn)接口接口1、定义、定义: 实现模拟量与数字量之间相互实现模拟量与数字量之间相互(xingh)转换的部件转换的部件。2、分类：、分类： A/D转换器转换器:将模拟电压将模拟电压(diny)(电流电流)数字化的器数字化的器件。件。 D/A转换器转换器:将数字电压将数字电压(diny)(电流电流)模拟化的器模拟化的器件。件。第1页/共18页第二页，共18页。3、实际、实际(shj)的微机控制系统的微机控制系统 量程放大量程放大(fngd)(fngd)器把微弱的传感器信号器把微弱的传感器信号( (通常为毫伏或微伏级通常为毫伏或微伏

2、级) )放大放大(fngd)(fngd)到到 A/D A/D转换器所需的量程范围。转换器所需的量程范围。低通滤波器用来降低噪声低通滤波器用来降低噪声, ,滤去不必要的干扰滤去不必要的干扰, ,以增加信噪比。以增加信噪比。多路开关可以使多个模拟信号共用一个多路开关可以使多个模拟信号共用一个A/DA/D转换器。转换器。第2页/共18页第三页，共18页。三、采样三、采样(ci yn)-(ci yn)-保持电路保持电路（1 1）采样跟踪：在采样脉冲期间应尽可能快地接受输入信号）采样跟踪：在采样脉冲期间应尽可能快地接受输入信号(xnho)(xnho)，使输出和输入信号使输出和输入信号(xnho)(xnh

3、o)相一致。相一致。（2 2）保持：把采样）保持：把采样(ci yn)(ci yn)结束瞬间的输入信号保持下来，使输出和结束瞬间的输入信号保持下来，使输出和保持的信号一致。保持的信号一致。1 1、作用、作用: :在时间连续变化的输入模拟量在时间连续变化的输入模拟量, , 转换成时间上离散、且与输转换成时间上离散、且与输入信号完全一致的输出信号，以便给入信号完全一致的输出信号，以便给A/DA/D转换器转换。转换器转换。2 2、电路、电路第3页/共18页第四页，共18页。四、四、A/DA/D转换转换 采样后数值采样后数值(shz)(shz)上的模拟信号，成为数值上的模拟信号，成为数值(shz)(s

4、hz)上的数字信号的过程称为量化。上的数字信号的过程称为量化。 A/D A/D转换就是对采样后转换就是对采样后的信号，数值的信号，数值(shz)(shz)上量化的过程。上量化的过程。 D/A D/A转换转换(zhunhun)(zhunhun)把数把数字量转换字量转换(zhunhun)(zhunhun)成模拟量的过程。成模拟量的过程。第4页/共18页第五页，共18页。v8.2 数数/模转换器模转换器DAC0832及其接口及其接口(ji ku)第5页/共18页第六页，共18页。数据数据输入输入寄存寄存器器电子电子开关开关T型型网络网络基准基准电压电压数字量数字量输入输入模拟电模拟电压输出压输出芯片

5、内芯片内2 2、转换原理：用输入数字量的各位，通过电子开关去控、转换原理：用输入数字量的各位，通过电子开关去控 制制T T型网络相应位的开与关，经运算型网络相应位的开与关，经运算(yn sun)(yn sun)放大器实现放大器实现输入输入 数字量各位的按权相加，输出与输入数字量相应的模数字量各位的按权相加，输出与输入数字量相应的模 拟电压。拟电压。一、一、 D/A D/A转换转换(zhunhun)(zhunhun)原理原理1 1、 D/A D/A转换原理转换原理(yunl)(yunl)框图框图二二-十进制转换的启发十进制转换的启发1011B=123 + 022 + 121 + 120 按权相加

6、按权相加第6页/共18页第七页，共18页。3 3、按权相加的实现、按权相加的实现(shxin)(shxin) 设法设法(shf)使使A0, A1 An-2, An-1各电压值为各电压值为:其电流值依次其电流值依次(yc)(yc)为：为： 经经运算放大器运算放大器实现上述实现上述与输入数字量相应的与输入数字量相应的电流值电流值相加，便可相加，便可输出输出一个一个与输入数字量相应的模拟电压与输入数字量相应的模拟电压V V0 0。电子开关电子开关T型网络型网络运算放大器运算放大器输入数字量输入数字量依次代表输入数字量的依次代表输入数字量的A0, A1 An-2, An-1各位数值。各位数值。第7页/

7、共18页第八页，共18页。二二 、数模转换器的主要、数模转换器的主要(zhyo)(zhyo)技术指标技术指标1 1、分辨率：指、分辨率：指D/AD/A转换器能够转换器能够(nnggu)(nnggu)转换的二进制数的转换的二进制数的位数；位数；2 2、转换时间：指数字、转换时间：指数字(shz)(shz)量从输入到完成转换量从输入到完成转换、输出达、输出达 到最终值并稳定为止所需的时间；到最终值并稳定为止所需的时间；3 3、精度：、精度：指指D/AD/A转换器实际输出电压与理论值之间转换器实际输出电压与理论值之间 的误差；的误差；4 4、动态范围：、动态范围：D/AD/A转换器输出的最大和最小模

8、拟转换器输出的最大和最小模拟 电压范围。电压范围。第8页/共18页第九页，共18页。1 1、内部结构、内部结构 8位位D/A转换器转换器实际上是一个实际上是一个T型电阻网络型电阻网络,在运算在运算(yn sun)放大器配合下完成放大器配合下完成D/A转换。转换。8位输入寄存器位输入寄存器当当CS=0， ILE=1时时, 若若WR1=0,该该寄存器寄存器输出随输入而变化输出随输入而变化;若若WR1由由0变为变为1, 则则LE1=0: 输入输入数据数据D0D7被锁入该被锁入该寄存器寄存器; 8位位DAC寄存器寄存器当当XFER= WR2=0时时, LE2=1,该该DAC寄存器寄存器输出随输入而变输

9、出随输入而变化化;若若WR2由由0变为变为1, 则则LE2=0: 输入数据输入数据D0D7被锁入该被锁入该DAC寄存器寄存器;三、三、DAC0832DAC0832转换器转换器第9页/共18页第十页，共18页。2 2、引脚图、引脚图CSCS 片选信号，用于芯片寻址；片选信号，用于芯片寻址；WR1, WR2 WR1, WR2 写控制信号；写控制信号； D7D7D0 8D0 8位数据位数据(shj)(shj)输入；输入； IOUT1,IOUT2IOUT1,IOUT2模拟模拟(mn)(mn)电流输出端电流输出端; ;VREFVREF基准电压基准电压(diny)(diny)输入输入(-10(-10+10

10、V);+10V);R Rf b 反馈电阻引出端；反馈电阻引出端；XFER XFER 通道控制信号通道控制信号; ;AGND AGND 模拟地；模拟地；DGNDmDGNDm数字地。数字地。ILE ILE 8 8位数据锁存控制信号；位数据锁存控制信号； 采用了二次缓冲输入数据方式采用了二次缓冲输入数据方式: :输入输入寄存器及寄存器及DACDAC寄存寄存器。可以在输出的同时采集下一个数字量，以提高转换器。可以在输出的同时采集下一个数字量，以提高转换速度。可用于需要同时输出多个参数的模拟量系统。速度。可用于需要同时输出多个参数的模拟量系统。第10页/共18页第十一页，共18页。3 3、DAC0832

11、DAC0832的工作的工作(gngzu)(gngzu)方式方式 双缓冲器方式：如前所述，输入数据寄存器用于数双缓冲器方式：如前所述，输入数据寄存器用于数据采集，据采集，DACDAC寄存器用于寄存器用于D/AD/A转换的数据锁存。特点转换的数据锁存。特点(tdin)(tdin)：转换速度快，但控制电路复杂。：转换速度快，但控制电路复杂。多片多路方式：各路数据分别多片多路方式：各路数据分别(fnbi)(fnbi)锁入各自的输入锁入各自的输入数据寄存器中，然后在所有数据寄存器中，然后在所有XFERXFER和和WR2WR2端同时加一个负端同时加一个负脉冲，在该负脉冲的后沿，各路数据同时被锁入各自的脉冲

12、，在该负脉冲的后沿，各路数据同时被锁入各自的DACDAC寄存器中，从而实现多片同时转换输出。寄存器中，从而实现多片同时转换输出。单缓冲器方式：单缓冲器方式：XFERXFER和和WR2WR2接地接地(LE2=1), DAC(LE2=1), DAC寄存寄存器作为数据通道，输入数据寄存器完成数据采集和器作为数据通道，输入数据寄存器完成数据采集和D/AD/A转换的数据锁存。特点：转换速度慢，但控制电转换的数据锁存。特点：转换速度慢，但控制电路简单（常用方式）。路简单（常用方式）。第11页/共18页第十二页，共18页。4 4、DAC0832DAC0832的输出的输出(shch)(shch)连接方式连接方

13、式单极性输出单极性输出(shch)：输出：输出(shch)的电压极性是单的电压极性是单一的。一的。双极性输出双极性输出(shch)(shch)：输出输出(shch)(shch)的电压极性有的电压极性有正有负。正有负。当当U1=0U1=05V5V时，时， Uout=-5V Uout=-5V 5V5V第12页/共18页第十三页，共18页。注意：注意：AGND与与DGNDAGND模拟地，接于模拟系统的地线，如模拟地，接于模拟系统的地线，如运运放等；放等；DGND数字地，接于数字系统的地线，如数字地，接于数字系统的地线，如CPU、寄存器等。、寄存器等。 模拟和数字芯片模拟和数字芯片(xn pin)分别

14、供电，模拟地分别供电，模拟地和数字地分和数字地分开，整个系统中只有一个共地点。避免串扰！开，整个系统中只有一个共地点。避免串扰！CPU数字电路A/D运放运放模拟电路模拟电路模拟地与数字地的连接方法模拟地与数字地的连接方法第13页/共18页第十四页，共18页。四、四、 DAC0832 DAC0832应用应用(yngyng)(yngyng)例例1 1、DAC0832DAC0832和和CPUCPU的连接的连接(linji) P270 (linji) P270 地址地址92H92H译码作译码作： CSCS、WRWR1 1IORQIORQ、WRWR全低输出：全低输出： XFERXFER、WRWR2 2数据线：数据线：D D0 0D D7 7第14页/共18页第十五页，共18页。由于由于XFERXFER和和WR2WR2接地接地(jid),(jid), 片内片内DACDAC寄存器为数据寄存器为数据 直接通道；直接通道；由于由于ILEILE接接+5V, +5V, 当地址当地址选通后，选通后，IOWIOW信号信号(xnho)(xnho)可直接可直接控制转换控制转换; ; 地址地址(dzh)选通：选通：00 1111 1000B 0 F 8 H2 2、锯齿波产生系统、锯齿波产生系统滤波滤波电容电容第15页/共18页第十六页，共18页。产生锯齿产生锯齿(jch