第11章 AD-DA转换接口

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1、第11章D/A和A/D转换11.1概述11.2D/A转换原理11.3DAC0832及应用11.4A/D转换原理11.5ADC0809及应用主要知识点掌握D/A和A/D的基本概念掌握D/A接口芯片DAC0832掌握A/D接口芯片ADC0809在许多工业生产过程中，参与测量和控制的物理量，往往是连续变化的模拟量，例如温度、压力、流量、位移、电压、电流等，而计算机只能处理数字量的信息。11.1概述外界的模拟量要输入计算机，必须要经过A/D（AnalogtoDigit）转换器，将其转换成计算机所能接受的数字量，才能进行运算、加工处理。若计算机

2、的控制对象是模拟量，也必须先把计算机输出的数字量经过D/A（DigittoAnalog）转换器，将其转换成模拟量形式的控制信号，才能去驱动有关的控制对象。11.1概述11.1.1模拟量输入与输出通道1.模拟量输入组成（1）传感器将一些被测的非电物理量转换成电量（电压和电流）的器件，如将温度、流量、压力等转换成对应的电量。传感器也称为一次仪表。11.1.1模拟量输入与输出通道（2）信号处理将传感器送来的微弱电量信号进行放大、滤波或极性转换。（3）多路开关就是一个可控的电子开关，用于对输入量的选择。11.1.1模拟量输入与输出通道（4）采

3、样保持器将输入到A/D转换器被转换的电量在转换期间保持不变。11.1.1模拟量输入与输出通道11.1.1模拟量输入与输出通道（5）A/D转换器将电量转换成数字量，以便计算机存储和处理。2.模拟量输出组成（1）数据锁存器存放将被转换的数字量，在数字量被转换过程，保持数据的稳定。（2）D/A转换器将数字量转换成电量。（3）放大驱动将D/A输出的电量放大到能驱动被控对象。11.1.1模拟量输入与输出通道3.模拟信号的采样、量化和编码（1）模拟信号的采样和保持模拟量是连续变化的，而计算机进行采样时有间隔的，因此，采样信号就在时间上是离散的，为

4、保证采样的正确性，采样频率应是模拟量最高频率的两倍。f≧2fmaxfmax:模拟量频率实际应用时，采样频率大于模拟量最高频率的5-10倍。11.1.1模拟量输入与输出通道（2）量化采样的信号一定要量化（即数字化）后才能进入计算机。量化的最小单位：q=（模拟量的幅值）/2n-1n：为量化的二进制位数例：模拟量幅值为0-5V，而量化的二进制为8位，则：q=5V/28-1=5V/255=0.0196V11.1.1模拟量输入与输出通道如用16位二进制量化，则：q=5V/216-1=5V/65535=0.00007629V注：量化的位数越多，分

5、辨率越高。（3）编码二进制编码一般用：原码、补码和移码。11.1.1模拟量输入与输出通道11.2数模（D/A）转换器D/A转换器是计算机或其他数字系统与模拟量控制对象之间联系的桥梁，它的任务是将离散的数字信号转换为连续变化的模拟信号。在工业控制领域中，D/A转换器是不可缺少的重要组成部分。11.2.1D/A转换的基本原理为了把一个数字量变为模拟量，必须把每一位的数码按照权来转换为对应的模拟量，再把各模拟量相加，这样，得到的总模拟量便对应于给定的数据。11.2数模（D/A）转换器D/I是数字变电流电路，将输入的数字（bitn-bit1)

6、转换位电流I，运放将电流变为电压Vo，所以，Vo正比于D。Vo=IRf11.2.1D/A转换原理11.2.1D/A转换原理R-2R-T电阻解码网络111.2.1D/A转换原理011.2.1D/A转换原理当输入1000B时11.2.1D/A转换原理输入1000B等效电路11.2.1D/A转换原理11.2.1D/A转换原理当输入0100B时11.2.1D/A转换原理输入0100B等效电路11.2.1D/A转换原理11.2.1D/A转换原理当输入0010B11.2.1D/A转换原理输入0010B等效电路11.2.1D/A转换原理11.2.1

7、D/A转换原理当输入0001B11.2.1D/A转换原理输入0001B等效电路11.2.1D/A转换原理从上可见，流过S点的电流符合二进制规律。11.2.1D/A转换原理输入S点电流1000101000.500100.2500010.1251.分辨率指最小输出电压（对应的输入数字量只有最低有效位为1与最大输出电压（对应的输入数字量为全1)之比。如：N位的D/A，其分辨率为：1/2N-1注：位数越多，分辨率越高。11.2.2D/A转换器的主要指标2.稳定时间指D/A转换器加上满刻度的变化（如输入从全0变为全1）时，其输出达到稳定（一般达

8、到满刻度值±1/2LSB）所需的时间。3.输出形式电压型D/A输出为0-5V或0-10V等电流型D/A输出为0-10mA或4-20mA等11.2.2D/A转换器的主要指标4.绝对精度对于给定的满刻度数字量（全1），D/A