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DA 与 AD 转换

DA 与 AD 转换. 概述： 计算机应用中，有时需处理的信息不是数字量，而是一些随时间连续变化的模拟量，甚至是一些非电量，如温度、压力、速度等。 模拟量的存储处理困难。. DA 与 AD 转换. 概述： 首先将非电的模拟信号变成与之对应的模拟电信号，这要通过各种传感器来完成。 计算机可处理的信息均是数字量（电脉冲信号） 1 和 0 ，必须把要处理的模拟电量转换成数字化的电信号，这需要模拟 (Analog) 与数字 (Digital) 转换电路。. DA 与 AD 转换. 数字到模拟转换 : (Digital to Analog Convert, D/A)

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DA 与 AD 转换

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  1. DA与AD转换 • 概述： • 计算机应用中，有时需处理的信息不是数字量，而是一些随时间连续变化的模拟量，甚至是一些非电量，如温度、压力、速度等。 • 模拟量的存储处理困难。

  2. DA与AD转换 • 概述： • 首先将非电的模拟信号变成与之对应的模拟电信号，这要通过各种传感器来完成。 • 计算机可处理的信息均是数字量（电脉冲信号）1和0，必须把要处理的模拟电量转换成数字化的电信号，这需要模拟(Analog)与数字(Digital)转换电路。

  3. DA与AD转换 • 数字到模拟转换:(Digital to Analog Convert, D/A) • D/A转换电路是模拟电路加上电子开关。 • D/A转换电路的核心是一个运算放大器。 • 运算放大器的特性:(Operation Amplifier) K->无穷大， V和->0 传递函数：V0 = -Vi * R0/Ri Ii->0, I和=If Ro If Ri Ii Vi + Vo V和 I -K -

  4. DA与AD转换 • 数字到模拟转换： • 下图为梯形R-2R电阻网络D/A转换器

  5. R-2R 电阻梯形网络用于D/A转换器 ……... 25 26 27 20 21 R IF I ……... - OA +  ……... V0 K5 K6 K7 K0 K1 ……... 2R 2R 2R < = R 2R 2R R R R 2R R VREF VC VB VA VH VG

  6. DA与AD转换 • 数字到模拟转换： • 梯形R-2R电阻网络D/A转换器 • Ki受一个8位二进制代码控制 某位为1，对应开关K倒向右边； 某位为0，对应开关K倒向左边。 • Ki不论倒向哪边，均为接地 • VA-VH 的电位为： VREF，1/2VREF，..1/128VREF • VO= -VREF *（1/2K7+1/4K6+…+1/256K0） • V0= -（0-255/256）VREF

  7. DA与AD转换 • 数字到模拟转换： • 8位D/A转换器DAC0830系列器件 • 国家半导体公司（NS)产品，0830、0831、0832。 • R-2R梯形电阻网络D/A转换器，双缓冲结构。 • 单电源、低功耗、电流建立时间1uS。 • 与微计算机接口方便。

  8. 数字到模拟转换： • 8位D/A转换器DAC0830系列器件 • ILE： 输入锁存允许； WR1#： 加载IN REG； WR2#: 加载DAC REG； XFER#: IN REG传到DAC REG； Iout1,Iout2: 外接OA输入； Rfb: 反馈电阻接OA输出； VREF： 参考电源，控制输出电压变化范围。

  9. DAC 0830 框图 VREF 8-bit D D D D D D D D 8-bit 输 入 REG 0 0 0 0 0 0 0 0 D D D D D D D D 8-bit 输 入 REG 0 0 0 0 0 0 0 0 (MSB ) DI 7 DI 6 DI 5 DI 4 DI 3 DI 2 DI 1 DI 0 IOUT2 R-2R IOUT1 梯形 RFB 网络 DAC RFB (LSB ) LE LE AGND ILE LE = “1” 0 随D变 LE = “0” D端数据被锁存 CS# WR1# WR2# XFER#

  10. 数字到模拟转换： • 8位D/A转换器DAC0830系列器件 • 典型应用方法 VOUT=VREF*（数字量输入/256)

  11. DAC 典型应用接线 uP IOUT1 B U S XFER# WR2# WR1# CS# RFB - OA + DB 7 ： DB 0 DATA BUS DAC 08301083110832 VOUT VREF AGND DGND IOUT2

  12. 双缓冲操作定时 …... DATA BUS VALID DAC TATA …... …... CS # input REG. input REG. LATCHES DAC. RES. 透明 …... 透明 INPUT LATCH UPDATED DAC REG LATCHED WR1#& WR2# ANALOG OUTPUT UPDATED …... XFER # ILE = “1”

  13. 单缓冲操作定时 DATA BUS VALID DAC TATA CS # WR # ANALOG OUTPUT UPDATED DATA LATCHED （ ILE =1，WR2# = XFER# = 0）

  14. DA与AD转换 • 模拟到数字转换 • (Analog to Digital Convert) • 逐次逼近法A/D 转换原理 • (Successive Approximation , SA)

  15. 模拟到数字转换 • 逐次逼近法A/D 转换原理 V+ 模拟输入 + Vout Comp. V- - DAC 数字输出 SAR 置数选择逻辑 CLK

  16. 模拟到数字转换 • 逐次逼近法A/D 转换原理 V 4-位逐次逼近A/D 转换过程 VMAX 0.75 VMAX 0.75 VMAX 0.6875 VMAX VIN 0.625 VMAX 0.5 VMAX 0.5 VMAX 第一次猜测值 1000 第二次猜测值 1100 第三次猜测值 1010 第四次猜测值 1011 t 0

  17. 模拟到数字转换 • 逐次逼近法A/D 转换原理 In < 4 ? 三位逐次逼近 A/D转换过程 > < = In < 6 ? In < 2 ? > > = < < = In < 1 ? In < 3? In < 5 ? In < 7 ? > > < < > > = = < < = = In=7 In=6 In=1 In=2 In=3 In=4 In=5 In=0

  18. 模拟到数字转换 • 软件实现逐次逼近法A/D转换 • 硬件：比较器、D/A 转换器、并行接口 DAC：1408；00H: 0V, FFH:-5V +5V -5V 8255A Analog in Vi _ PC7 (-5V~ 0) + VG µC OH: 0V FFH :-5V 1408 DAC PB0~7 8

  19. 模拟到数字转换 • 8位A/D转换集成电路ADC0801 • 8位逐次逼近法A/D转换器； • 模拟输入 ：0 — 5V 变化； • 转换时间：100 uS； VCC 10K CS# CLKR RD# CLKIN WR# VIN(+) INTR# VIN(-) (ADC0801) DB7 AGND | VREF/2 DB0 DGND µP 接 口

  20. 定时：启动转换： CS# …. WR# …. 300ns RESET INTR# 1~8个CLK周期 BUSY 开始 A TO D …. 内部状态 NOT BUSY 转换时间 > 66CLK 周 期 INTR # 0.5 TCLK FCLK=640KHz(TYP)

  21. 模拟到数字转换 • 8位A/D转换集成电路 ADC 0809 Start CLK ADC 0809 内部结构框图 EOC 控制与时序 D0 IN0 八 路 模 拟 开 关 SAR ： ： ： 锁存与 三态 输出 ： ： ： 开关树 D7 IN7 OE 256R电阻网络 AD0 VCC 地址锁存 与译码 AD1 电 源 END AD2 Vrdf+ Vrdf- ALE

  22. 模拟到数字转换 时钟 1/f 起动 ……. tWS • 8位A/D转换集成电路 ADC 0809 ALE ……. tWALE ……. 地址 稳定 ……. tS tH ……. 模拟输入 稳定 ……. 1/2LSB ……. 比较器 内部输入 ……. t D ……. 输出允许 变换结束 EOC tEOC ……. tC 三态 输出 ADC 0809 工作时序

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