课题八-数模与模数转换器的应用

任务一组装与测试数模转换器DAC任务二应用模数转换器ADC制作数字电位器*任务三仿真测试DAC和ADC课题八数模与模数转换器的应用

将模拟信号转换为数字信号的过程称为模数转换，简称为ADC。将数字信号转换为模拟信号的过程称为数模转换，简称为DAC。课题八数模与模数转换器的应用任务引入

任务一组装与测试数模转换器DAC在自动化控制系统中，数模转换电路的作用是将数字信号转换为不同数值的直流电压或电流，去控制转速、温度、流量和压力等不同的物理量。与开关量控制不同的是，用模拟量控制可以达到无级调速、恒温、恒压等控制。本任务以集成数模转换器DAC0832为例，介绍DAC的工作原理、组装与测试。课题八数模与模数转换器的应用DAC0832将输入的数字量转换为模拟电流输出，运算放大器LM358将模拟电流变换为模拟电压的形式输出。DAC0832测试电路课题八数模与模数转换器的应用一、数模转换工作原理由输入寄存器、电子开关、基准电压、电阻网络和运算放大器组成。4位电阻网络DAC相关知识课题八数模与模数转换器的应用

当D3D2D1D0=1111时，全部电流流向运算放大器的反相输入端参加运算，运算放大器输入的总电流为各支路电流的和：

由运算放大器的工作原理可知，此时输出电压Uo最大：

电流是参加运算还是流向地，受数码D3、D2、D1和D0的控制，因此，输出电压Uo的表达式为：课题八数模与模数转换器的应用课题八数模与模数转换器的应用10位DAC的分辨率为：

分辨率用以说明DAC在理论上可达到的精度，用于表示DAC对输入量变化的敏感程度。显然输入数字量位数越多，输出电压可分离的等级越多，即分辨率越高。2.DAC的主要参数（1）分辨率课题八数模与模数转换器的应用（2）建立时间

建立时间是在输入数字量各位由全0变为全1或由全1变为全0时输出电压达到规定的误差范围（±LSB/2）时所需的时间。课题八数模与模数转换器的应用二、数模转换器DAC0832DAC0832内部结构和管脚排列1.内部结构和功能2.管脚功能说明课题八数模与模数转换器的应用LM358管脚排列三、集成运放LM358

集成运放LM358包括两个独立的高增益的具有内部频率补偿功能的双运算放大器，能在电源电压范围很宽的单电源（+3～30V）或双电源（

1.5～

15V）供电下使用。课题八数模与模数转换器的应用四、DAC测试D7和D0分别为数据输入端的最高位和最低位，基准电压使用+5V，运算放大器使用LM358，使用±5V双电源供电。使用数字万用表直流电压20V挡，测量结果见下表。课题八数模与模数转换器的应用数模转换电路测量值表输出电压与输入数字量的二进制权值成正比关系。课题八数模与模数转换器的应用课题八数模与模数转换器的应用

操作步骤

1.连接DAC0832测试电路，D7～D0端口为数字信号输入端，UO为模拟信号输出端。

2.将D7～D0

全部接地，然后将D7～D0

逐个接入高电平（其余7位均为低电平），用数字电压表直流电压10挡测量当某位为1时DAC的输出电压，并将测量结果记录在表中。

3.将D7～D0

全部接地，然后按表8-3所示数据依次接入高电平，用数字电压表直流电压10V挡测量DAC的输出电压，并将测量结果记录在表中。任务实施课题八数模与模数转换器的应用任务二应用模数转换器ADC制作数字电位器

8位数字电位器测试电路数字量输出为D7～D0，输出最小值为0，最大值为255。任务引入

课题八数模与模数转换器的应用一、集成模数转换器ADC0809相关知识1.ADC0809芯片课题八数模与模数转换器的应用ADC0809各管脚的功能说明如下。

UCC——电源正极。GND——电源负极。

IN0～IN7—8路模拟信号输入通道。

A0，A1，A2—控制8路模拟信号输入通道的3位地址码输入端。

ALE—地址锁存允许输入端，该信号的上升沿使多路开关的地址码A0，A1，A2锁存到地址寄存器中。

START—启动信号输入端，此输入信号的上升沿使内部寄存器清零，下降沿使A/D开始转换。

EOC—A/D转换结束信号，它在A/D转换开始时由高电平变为低电平，转换结束由低电平变为高电平，此信号的上升沿表示A/D转换完毕，常用做计算机中断申请信号。课题八数模与模数转换器的应用

OE—输出允许信号，高电平有效，用来打开三态输出锁存器，将数据送到数据总线。

D7～D0—8位数据输出端。

CP—时钟信号输入端，时钟的频率决定A/D转换的速度，CP的频率范围为10～1

280kHz。当CP为640kHz时，A/D转换时间为100μs。

UREF+和UREF－—基准电压输入端。课题八数模与模数转换器的应用ADC0809内部结构课题八数模与模数转换器的应用8路模拟输入信号选择哪一路进行转换，由地址锁存器决定。地址码模拟通道A2A1A0000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7ADC0809地址码对应的模拟通道2.输入模拟量选择课题八数模与模数转换器的应用二、模数转换工作原理

在ADC中，因为输入的模拟信号在时间上是连续量，而输出的数字信号是离散量。因此，一般的A/D转换过程是通过取样、保持、量化和编码4个步骤完成的。

ADC转换过程框图

课题八数模与模数转换器的应用三、ADC的主要技术指标

1．转换精度

ADC的转换精度是用分辨率和转换误差来描述的。（1）分辨率。（2）转换误差。

2．转换时间

转换时间指ADC从转换控制信号到来开始，到输出端得到稳定的数字信号所经过的时间。课题八数模与模数转换器的应用四、数字电位器电路原理

数字电位器地址码A2A1A0=000，选中IN0模拟通道，模拟电位器RP接入ADC0809的IN0端口。

CD4060是脉冲振荡器，从7脚输出2.048kHz信号，作为ADC0809的脉冲信号CP。从CD4060的1脚输出8Hz信号，作为ADC0809的地址锁存信号和转换启动信号。由于ADC0809的输出电流较小，不足于驱动发光二极管，所以ADC0809的输出接入8位数据缓冲器74LS244，驱动8只发光二极管LED。课题八数模与模数转换器的应用操作步骤

1.关闭稳压电源开关，将IC插入面包板。

2.接通电源，缓慢调节电位器，8只发光二极管LED逐个点亮，当电位器调节到最大值时，8只发光二极管全部点亮。当电位器调节到最小值时，8只发光二极管全部灭。故障排除

1.如果8只发光二极管均不亮，可用万用表测量CD4060的3脚，检查振荡电路是否起振。

2.检查ADC0809的11，12，9脚是否接UCC，16，25，24，23，13脚是否接地。

3.检查74LS244的1，19脚是否接地。任务实施课题八数模与模数转换器的应用*任务三仿真测试DAC和ADCDAC仿真测试电路一、仿真测试数模转换器DAC

任务实施课题八数模与模数转换器的应用

操作步骤1.从混合元件库中选取VDAC模块拖到电路中。2.从电源库中拖出电源UDD、接地和一个10V的直流电源（DAC的参考电压）。3.从显示器材库中拖出电压表。4.测试前需要先输入数据，如图8-10所示，当前输入数据为11000000（0C0H）。5.按下仿真开关进行测试，并将输入数据和输出电压值记录在表8-5中。6.重新输入数据，再次测试并记录。课题八数模与模数转换器的应用ADC仿真测试电路二、仿真测试模数转换器ADC

课题八数模与模数转换器的应用

操作步骤1.从混合元件库中选取ADC模块拖到电路中。2.从电源库中拖出电源UCC、接地和一个5V的直流电源（ADC的参考电压）。3.从电源库中拖出方波信号源（ADC的CP脉冲，100HZ）。4.从显示器材库中拖出电压表、逻辑指示灯