《数字电子技术基础》课件28实践任务9.1

实践任务9.1模数转换集成电路应用PART01学习目标PART02任务描述PART03知识链接PART04实践准备PART05工作计划PART06任务实施PART07学习评价目录学习目标任务描述知识链接实践准备工作计划任务实施学习评价学习目标(1)掌握模数转换的基本概念、功能和工作原理(2)掌握模数转换的主要参数学习目标任务描述知识链接实践准备工作计划任务实施学习评价在电子电气设备的检测、控制系统中，模拟量与数字量之间的相互转换应用十分广泛，例如：流量、温度、湿度、亮度等经传感器产生的模拟信号，必须转换为数字信号后才能送入计算机进行处理。这次的实践任务就是探索使用模数转换器将模拟电压信号转换为数字信号的途径。在完成任务的过程中，可进一步掌握模拟量和数字量的概念，了解模数转换的基本概念、功能和工作原理，熟悉模数转换的主要参数。学习目标任务描述知识链接实践准备工作计划任务实施学习评价01模拟量和数字量02模数转换的基本原理03模数转换的主要参数知识链接学习目标任务描述知识链接实践准备工作计划任务实施学习评价①模拟量和数字量所谓的模拟信号可以定义为：在时间和数值上都是连续变化的信号，称为模拟信号，其波形如图（a）所示；所谓的数字信号可以定义为：在时间和数值上都是离散的信号，称为数字信号，其波形只有高低两种电平信号，如图（b）所示。学习目标任务描述知识链接实践准备工作计划任务实施学习评价①模拟信号②模数转换的基本原理因为输入的模拟信号在时间上是连续量，而输出的数字信号代码是离散量，所以进行转换时必须在一系列选定的瞬间（亦即时间坐标轴上的一些规定点上）对输入的模拟信号取样，然后再把这些取样值转换为输出的数字量。因此，一般的A/D转换过程是通过取样、保持、量化和编码这四个步骤完成的，如下图所示。学习目标任务描述知识链接实践准备工作计划任务实施学习评价①模拟信号③模数转换的主要参数

1.转换精度单片集成A/D转换器的转换精度是用分辨率和转换误差来描述的。(1)分辨率--它说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。(2)转换误差--表示A/D转换器实际输出的数字量和理论上的输出数字量之间的差别。

学习目标任务描述知识链接实践准备工作计划任务实施学习评价①模拟信号③模数转换的主要参数2.转换时间指A/D转换器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。不同类型的转换器转换速度相差甚远。其中并行比较A/D转换器转换速度最高，8位二进制输出的单片集成A/D转换器转换时间可达50ns以内。逐次比较型A/D转换器次之，他们多数转换时间在10～50μs之间，也有达几百纳秒的。间接A/D转换器的速度最慢，如双积分A/D转换器的转换时间大都在几十毫秒至几百毫秒之间。在实际应用中，应从系统数据总的位数、精度要求、输入模拟信号的范围及输入信号极性等方面综合考虑A/D转换器的选用。学习目标任务描述知识链接实践准备工作计划任务实施学习评价模数转换简称A/D转换，其实现的功能是把连续变化的信号转换成数字信号，这种转换一般要通过采样、保持、量化、编码这4个步骤，其具体过程如下图所示。将A/D转换工作过程集成在一起的A/D转换芯片，最常用的如ADC0809和ADC0804。学习目标任务描述知识链接实践准备工作计划任务实施学习评价ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。其引脚图右图所示。学习目标任务描述知识链接实践准备工作计划任务实施学习评价ADC0804分辨率为8位，转换时间为100μs，输入电压范围为0～5V，增加某些外部电路后，输入模拟电压可为±5V。该芯片内有输出数据锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接到CPU的数据总线上，无需附加逻辑接口电路。其引脚图右图所示。学习目标任务描述知识链接实践准备工作计划任务实施学习评价工作组织因本任务相对简单，因此以个人为单位，完成整个任务。工作方案制定项目具体实施步骤。工作用具准备设计类任务，无需工具准备。学习目标任务描述知识链接实践准备工作计划任务实施学习评价第一步本项目需要进行A/D转换的模拟信号是0~5V电压信号因本项目只有一路模拟输入通道，而ADC0809集成了8路模拟输入通道，因此使用ADC0809就浪费了，为此选择了只有一路模拟输入通道的集成芯片ADC0804，该芯片内部自动完成模拟量的取样、保持、量化和编码步骤。ADC0804是CMOS集成工艺制成的逐次比较型A/D转换器芯片，分辨率为8位，转换时间为100μs，输入电压范围为0～5V，增加某些外部电路后，输入模拟电压可为±5V。学习目标任务描述知识链接实践准备工作计划任务实施学习评价第二步使用ADC0804进行0~5V电压信号采集其微机化数据采集示意图如下框学习目标任务描述知识链接实践准备工作计划任务实施学习评价第三步转换精度计算因为集成芯片ADC0804的分辨率是8位，而输入模拟量的范围是0~5V，因此该模数转换器精度能达到5/28=5/256≈0.02V，也就是说，只要输入模拟量有0.2V以上的变化时，该