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第12章 数/模和模/数转换

第12章 数/模和模/数转换. 主 要 内 容. A/D 转换的工作原理 D/A 转换的工作原理 D/A 转换器 DAC0832 及其接口设计 A/D 转换器 ADC0809 及其接口设计. 数 模 转 换 器 DAC. DAC 的性能指标 分辨率 DAC 所能分辨的最小电压增量。它反映了 DAC 对微小输入量变化的敏感性。分辨率的高低通常用二进制输入量的位数来表示，例如分辨率是8位、10位、12位等。有时，也用最小输出电压与最大输出电压之比的百分数来表示。对于一个 n 位 DAC， 其分辨率为：1/2 n -1。. 转换精度

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第12章 数/模和模/数转换

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  1. 第12章 数/模和模/数转换

  2. 主 要 内 容 A/D转换的工作原理 D/A转换的工作原理 D/A转换器DAC0832及其接口设计 A/D转换器ADC0809及其接口设计

  3. 数 模 转 换 器 DAC DAC的性能指标 分辨率 DAC所能分辨的最小电压增量。它反映了DAC对微小输入量变化的敏感性。分辨率的高低通常用二进制输入量的位数来表示，例如分辨率是8位、10位、12位等。有时，也用最小输出电压与最大输出电压之比的百分数来表示。对于一个n位DAC，其分辨率为：1/2n-1。

  4. 转换精度 用最大的静态转换误差的形式表示，这个转换误差应包括非线性误差、比例系数误差以及漂移误差等综合误差，它反映了实际输出电压与理论输出电压之间的接近程度。 转换时间 DAC的输入数字量有满刻度值的变化时，其输出模拟信号电压达到满刻度值1/2LSB（最低有效位）时所需要的时间。 数 模 转 换 器 DAC

  5. 线性度 通常用非线性误差的大小表示DAC的线性度。在D/A转换时，若数据连续转换，则输出的模拟量应该是线性的。即在理想情况下，DAC的转换特性应是线性的，实际转换中，把理想的输入／输出特性的偏差与满刻度输入之比的百分数，称为非线性误差。 输出电平 不同型号的D/A转换器件的输出电平相差较大。一般为5V～10V，有的高压输出型的输出电平则高达24V～30V。 数 模 转 换 器 DAC

  6. D/A转换原理 D/A转换器的作用是把二进制数字量转换成相应的模拟量。 数 模 转 换 器 DAC

  7. 8位D/A转换器－DAC0832芯片 1、DAC0832的内部结构 DAC0832是一个8位的数/模转换芯片，内部由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。D/A转换器为T型转换网络，其内部结构图如图所示 。 数 模 转 换 器 DAC

  8. 2、DAC0832的引脚功能 数 模 转 换 器 DAC

  9. 3、DAC0832的特性参数 分辨率为8位； 可采用双缓冲、单缓冲或直通三种工作方式； 电流稳定时间为1μs； 只需在满量程下调整其线性度； 所有引脚逻辑电平与TTL兼容； ＋5V～＋15V单一电源供电，功耗为200mw。 数 模 转 换 器 DAC

  10. 4、DAC0832的工作方式 双缓冲方式 双缓冲工作方式对输入寄存器和DAC寄存器分别进行控制。 数 模 转 换 器 DAC

  11. 4、DAC0832的工作方式 单缓冲方式 在这种工作方式下，使两个寄存器中的任一个处于直通状态。 数 模 转 换 器 DAC

  12. 4、DAC0832的工作方式 直通方式 这种工作方式是将 、 、 以及 引脚都直接接地，ILE接高电平，芯片就处于直通状态。输入数据就直接送入D/A转换器进行电流转换。 数 模 转 换 器 DAC

  13. 5、DAC0832的输出方式 单极性输出 DAC0832的电流输出端Iout1接至运算放大器的反相输入端，所以输出电压Vout与参考电压VREF反相。 数 模 转 换 器 DAC

  14. 5、DAC0832的输出方式 双极性输出 双极性输出是在单极性输出的基础上，加一级电压放大器来实现单极性到双极性的变换，其原理电路如图所示。 数 模 转 换 器 DAC

  15. 6、DAC0832与PC总线的连接 将 和 接地，使8位输入寄存器处于直通状态，控制使DAC0832工作在单缓冲工作方式。当执行OUT指令时，使 和 有效，CPU输出的数据通过输入寄存器装入DAC寄存器锁存，并进行D/A转换。 数 模 转 换 器 DAC

  16. ADC的主要性能指标 分辨率 ADC的分辨率是输出数字量变化一个相邻数码所需模拟电压的变化量，定义为满刻度电压与2n之比值，其中n为ADC的位数。 精度 ADC的精度分为绝对精度和相对精度两种。 转换速率和转换时间 电源灵敏度 用模拟输入值的百分数来表示。 模 数 转 换 器 ADC

  17. ADC的工作原理 常用方法有：计数法；逐次逼近法；双积分法 计数法 模 数 转 换 器 ADC

  18. ADC的工作原理 逐次逼近法 逐次逼近的方法ADC的内部主要由逐次逼近寄存器SAR、D／A转换器、电压比较器和一些时序控制逻辑电路等组成。 模 数 转 换 器 ADC

  19. 其工作原理非常类似于用天平称重。在转换开始前，先将SAR寄存器各位清零，然后设其最高位为1（对8位来讲，即为10000000B）―就像天平称重时先放上一个最重的砝码一样，SAR中的数字量经D/A转换器转换为相应的模拟电压VC，并与模拟输入电压VX进行比较，若VX≥VC，则SAR寄存器中最高位的1保留，否则就将最高位清零一若砝码比物体轻就要保留此砝码，否则去掉此砝码。然后再使次高位置1，进行相同的过程直到SAR的所有位都被确定。转换过程结束后，SAR寄存器中的二进制码就是ADC的输出。 模 数 转 换 器 ADC

  20. ADC0809的内部结构 ADC0809芯片是CMOS型单片双列直插式模／数转换器件，采用逐次逼近式转换方式，可对8路模拟电压分时进行转换。 ADC 0809 芯 片

  21. ADC0809的内部结构 片内集成有具有锁存功能的8路模拟开关，可对8路0～5V的输入模拟电压信号分时进行转换 片内具有多路开关的地址译码和锁存电路、比较器256R电阻T型网络、树状电子开关、逐次逼近寄存器SAR、控制与时序电路等。 输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接连到微处理器的数据总线上。 ADC 0809 芯 片

  22. ADC0809的性能指标 1）分辨率为8位。 2）最大不可调误差上±1LSB。 3）单电源＋5V。 4）可锁存三态输出，输出与TTL电平兼容。 5）当用＋5V电源供电时，模拟输入电压范围为 0～5V。 6）温度范围－40～＋85℃。 7）功耗为15mw。 8）转换速度取决于芯片的时钟频率，其时钟频率范围为10kHz～1280KHZ，若CLK＝500kHZ，转换速度为128μs。 ADC 0809 芯 片

  23. ADC0809芯片的A/D转换过程和时序 ADC 0809 芯 片

  24. ADC0809与PC总线的接口 需要考虑如下几方面 ①模拟信号输入 ②数据线的连接 ③启动转换信号的连接 ④状态信号EOC端的连接 ADC 0809 芯 片

  25. ADC0809与PC总线的连接举例 ADC 0809 芯 片

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