DAC及ADC接口技术

1、 第8章 DAC及ADC接口技术 8.1 数模转换芯片数模转换芯片DAC0832及其接口设计及其接口设计8.2 模数转换芯片模数转换芯片ADC0809及其接口及其接口 第8章 DAC及ADC接口技术8.1 数模转换芯片数模转换芯片DAC0832及其接口设计及其接口设计 8.1.1 数模转换器的工作原理数模转换器的工作原理 8.1.2 D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 8.1.3 数模转换芯片数模转换芯片DAC0832 8.1.4 应用举例应用举例8.2 模数转换芯片模数转换芯片ADC0809及其接口及其接口第8章 DAC及ADC接口技术温度测控原理示意图温度测控原理示意图1、CP

2、U怎样识别模拟量？怎样识别模拟量？2、CPU怎样控制模拟量？怎样控制模拟量？传感器测温传感器测温CPU决策决策变压器输出变压器输出电炉丝加热电炉丝加热模拟模拟/数字转换（数字转换（AD）数字数字/模拟转换（模拟转换（DA） 第8章 DAC及ADC接口技术DA转换原理转换原理(电流输出型电流输出型, T型网络型网络) RVIREF总电流总电流分支电流分支电流1101002nniiiiin iID IDI输出电流输出电流第8章 DAC及ADC接口技术转换原理转换原理利用电子开关形成利用电子开关形成T型电阻网络的输出电流型电阻网络的输出电流I01，再利用反相运算放大器转换成输出电压，再利用反相运算放

3、大器转换成输出电压Vout。运放输出电压运放输出电压101fb0fb122niOREFniBBRDVIRVR 第8章 DAC及ADC接口技术 数 字 输 入 模 拟 输 出 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0V 0.039V 4.96V 5.00V 5.039V 9.96V若取若取 n=8位位 Rfb = R VREF=10V满量程输出电压满量程输出电压 = VREF-VLSB= VREF-VLSB2211001nREFfbinfbOR

4、BBVRRIVDiLSB（Least Significant Bit)最低有效位最低有效位MSB（Most Significant Bit)最高有效位最高有效位第8章 DAC及ADC接口技术8.1 数模转换芯片数模转换芯片DAC0832及其接口设计及其接口设计 8.1.1 数模转换器的工作原理数模转换器的工作原理 8.1.2 D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 8.1.3 数模转换芯片数模转换芯片DAC0832 8.1.4 应用举例应用举例8.2 模数转换芯片模数转换芯片ADC0809及其接口及其接口第8章 DAC及ADC接口技术DA性能指标是选用性能指标是选用DA芯片型号的依据，

5、最常用的有：芯片型号的依据，最常用的有：分辨率（分辨率（resolution）、建立时间（）、建立时间（convertion time）分辨率分辨率是指最小输出电压与最大输出电压之比，也有用是指最小输出电压与最大输出电压之比，也有用“1 LSB对应的模拟电压大小对应的模拟电压大小”来表示，例若来表示，例若VREF= 5V，则，则 8位的位的DA转换器，分辨率为转换器，分辨率为5V/ (28-1) = 19.6 mV 10位的位的DA转换器，分辨率为转换器，分辨率为5V/ (210-1) = 4.8 mV 14位的位的DA转换器，分辨率为转换器，分辨率为5V/ (214-1) = 0.3 mV因

6、此，应根据分辨率的需要来选定因此，应根据分辨率的需要来选定DA转换器的位数转换器的位数建立时间建立时间是指从输入数字信号起，到输出电压或电流达是指从输入数字信号起，到输出电压或电流达到稳定所需的时间。到稳定所需的时间。目前，目前，10位或位或12位位D/A转换器转换器D转换时间一般不超过转换时间一般不超过1us。第8章 DAC及ADC接口技术8.1 数模转换芯片数模转换芯片DAC0832及其接口设计及其接口设计 8.1.1 数模转换器的工作原理数模转换器的工作原理 8.1.2 D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 8.1.3 数模转换芯片数模转换芯片DAC0832 8.1.4 应用举

7、例应用举例8.2 模数转换芯片模数转换芯片ADC0809及其接口及其接口第8章 DAC及ADC接口技术DAC0832电流输出型电流输出型D/A转换器转换器20只引脚只引脚8 8位并行输入方式位并行输入方式分辨率分辨率19.6mV (VREF = 5V19.6mV (VREF = 5V） 电流建立时间电流建立时间SS 输入与输入与TTLTTL电平兼容电平兼容 单一电源供电（单一电源供电（5V5V15V15V） 低功耗，低功耗，20m20m 第8章 DAC及ADC接口技术DAC0832的结构的结构 输入锁存器输入锁存器+ DAC寄存器寄存器+ D/A转换器转换器第8章 DAC及ADC接口技术DID

8、I0 07 7：转换数据输入（：转换数据输入（8 8位）；位）； /CS /CS：片选信号（输入）；：片选信号（输入）；ILEILE：数据锁存允许信号（输入）；：数据锁存允许信号（输入）； /XFER /XFER：数据传送控制信号（输入）；：数据传送控制信号（输入）；/WR/WR1 1：第一写信号（输入），与：第一写信号（输入），与ILEILE共同控制输入寄存器是数据直通方式还是共同控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式；数据锁存方式；/WR/WR2 2：第：第2 2写信号（输入），与写信号（输入），与XFERXFER共同控制共同控制DACDAC寄存器是数据直通方式还是寄存器是数据直通方

9、式还是数据锁存方式；数据锁存方式；第8章 DAC及ADC接口技术8.1 数模转换芯片数模转换芯片DAC0832及其接口设计及其接口设计 8.1.1 数模转换器的工作原理数模转换器的工作原理 8.1.2 D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 8.1.3 数模转换芯片数模转换芯片DAC0832 8.1.4 应用举例应用举例8.2 模数转换芯片模数转换芯片ADC0809及其接口及其接口第8章 DAC及ADC接口技术8.1 数模转换芯片数模转换芯片DAC0832及其接口设计及其接口设计8.2 模数转换芯片模数转换芯片ADC0809及其接口及其接口 8.2.1 逐次逼近式数模转换器的工作原逐次

10、逼近式数模转换器的工作原理理 8.2.2 A/ D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 8.2.3 ADC0809引脚介绍引脚介绍 8.2.4 ADC0809内部结构及工作时序内部结构及工作时序 8.2.4 应用举例应用举例 第8章 DAC及ADC接口技术将模拟量信号变换成数字量信号的元件将模拟量信号变换成数字量信号的元件模数转换器模数转换器ADC（ Analog to Digital Converter ） ADC的种类较多，较常见的有：的种类较多，较常见的有： 计数比较式计数比较式器件简单、价格便宜、转换速度慢器件简单、价格便宜、转换速度慢 双斜率积分式双斜率积分式精度高、速度慢精度高

11、、速度慢 逐次逼近式逐次逼近式可兼顾速度和精度可兼顾速度和精度第8章 DAC及ADC接口技术逐次逼近式逐次逼近式AD转换器的工作原理转换器的工作原理基本组成：比较器、基本组成：比较器、DA转换器、逐次逼近寄存器、锁转换器、逐次逼近寄存器、锁存缓冲器、控制逻辑单元存缓冲器、控制逻辑单元第8章 DAC及ADC接口技术转换过程：转换过程：从最高位开始通过试探值逐次进行测试，直到试探值经从最高位开始通过试探值逐次进行测试，直到试探值经D/AD/A转换器输出转换器输出V VN N与与V VININ相等或达到允许误差范围为止。则相等或达到允许误差范围为止。则该试探值就为该试探值就为A/DA/D转换所需的数

12、字量。转换所需的数字量。第8章 DAC及ADC接口技术8.1 数模转换芯片数模转换芯片DAC0832及其接口设计及其接口设计8.2 模数转换芯片模数转换芯片ADC0809及其接口及其接口 8.2.1 逐次逼近式数模转换器的工作原理逐次逼近式数模转换器的工作原理 8.2.2 A/ D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 8.2.3 ADC0809引脚介绍引脚介绍 8.2.4 ADC0809内部结构及工作时序内部结构及工作时序 8.2.4 应用举例应用举例 第8章 DAC及ADC接口技术AD转换器的技术指标主要包括：转换器的技术指标主要包括：转换时间转换时间完成一次模拟量变换为数字量所需要的时

13、间。完成一次模拟量变换为数字量所需要的时间。 逐次逼近式的典型值为逐次逼近式的典型值为1.0200s。分辨率分辨率转换器对输入电压微小变化的响应能力的度量，转换器对输入电压微小变化的响应能力的度量，习惯上以输出的二进制位数表示。如习惯上以输出的二进制位数表示。如8位、位、10位、位、12位、位、14位、位、16位等。位等。 分辨率为分辨率为8位，意味着它可对满量程的位，意味着它可对满量程的1/28 = 1/256的增的增量作出反映。量作出反映。转换精度转换精度AD转换器实际量化值与理论输出值的差距。转换器实际量化值与理论输出值的差距。 精度反映的是转换后所得结果相对于实际值的准确度，精度反映的

14、是转换后所得结果相对于实际值的准确度，而分辨率则是能对转换结果发生影响的最小输入量。而分辨率则是能对转换结果发生影响的最小输入量。量程量程所能转换的电压范围，通常为所能转换的电压范围，通常为05V和和010V。第8章 DAC及ADC接口技术8.1 数模转换芯片数模转换芯片DAC0832及其接口设计及其接口设计8.2 模数转换芯片模数转换芯片ADC0809及其接口及其接口 8.2.1 逐次逼近式数模转换器的工作原理逐次逼近式数模转换器的工作原理 8.2.2 A/ D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 8.2.3 ADC0809引脚介绍引脚介绍 8.2.4 ADC0809内部结构及工作时序内

15、部结构及工作时序 8.2.4 应用举例应用举例 第8章 DAC及ADC接口技术28只引脚只引脚ADC0809逐次比较型模数转换芯片分辨率为位分辨率为位 转换时间转换时间00S 00S 工作量程为工作量程为0 05V5V功耗为功耗为15m15m工作电压为工作电压为+5V+5V具有锁存控制的具有锁存控制的8 8路模拟开关路模拟开关输出与输出与TTLTTL电平兼容电平兼容 第8章 DAC及ADC接口技术第8章 DAC及ADC接口技术8.1 数模转换芯片数模转换芯片DAC0832及其接口设计及其接口设计8.2 模数转换芯片模数转换芯片ADC0809及其接口及其接口 8.2.1 逐次逼近式数模转换器的工

16、作原理逐次逼近式数模转换器的工作原理 8.2.2 A/ D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 8.2.3 ADC0809引脚介绍引脚介绍 8.2.4 ADC0809内部结构及工作时序内部结构及工作时序 8.2.4 应用举例应用举例 第8章 DAC及ADC接口技术8路模拟输入信号路模拟输入信号用三根地址线用三根地址线A,B,C选通选通IN0IN7；引脚引脚START启动启动AD转换，转换，CLK转换节拍，转换节拍，VR参考电压，参考电压，EOC结束标志，结束标志， OE输出使能，输出使能，ALE地址锁存使能地址锁存使能ADC0809结构结构 : 模拟开关模拟开关/ 地址译码器地址译码器/A

17、DC/ 输出锁存器输出锁存器第8章 DAC及ADC接口技术工作时序：工作时序：第8章 DAC及ADC接口技术控制逻辑控制逻辑 ALE ALE产生正脉冲，锁存产生正脉冲，锁存ADDAADDA、ADDBADDB、ADDCADDC通道选通端数据，通道选通端数据，通过内部地址译码，选通对应通道通过内部地址译码，选通对应通道 START START端口输入正脉冲信号，信号的上升沿清除内部寄存器端口输入正脉冲信号，信号的上升沿清除内部寄存器数据，下降沿启动数据，下降沿启动ADAD转换；转换； AD AD转换启动后，转换启动后，EOCEOC从高电平变成低电平，在从高电平变成低电平，在ADAD转换过程转换过程

18、中，中，EOCEOC保持低电平，转换结束，保持低电平，转换结束，EOCEOC从低变成高电平。从低变成高电平。 向向OEOE引脚输入正脉冲，打开三态输出锁存器，内部数据输引脚输入正脉冲，打开三态输出锁存器，内部数据输出到出到D0D0D7D7数据总线；数据总线；第8章 DAC及ADC接口技术8.1 数模转换芯片数模转换芯片DAC0832及其接口设计及其接口设计8.2 模数转换芯片模数转换芯片ADC0809及其接口及其接口 8.2.1 逐次逼近式数模转换器的工作原理逐次逼近式数模转换器的工作原理 8.2.2 A/ D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 8.2.3 ADC0809引脚介绍引脚介绍 8.2.4 ADC0809内部结构及工作时序内部结构及工作时序 8.2.4 应用举例应用举例 第8章 DAC及ADC接口技术本章