《模拟io接口》ppt课件

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1、第十章模拟I/O接口10.0概述10.1DAC及其与MPU的接口10.2ADC及其与MPU的接口10.0概述模拟I/O接口是模拟输入接口/模拟输出接口的简称。模拟输入接口也即模拟/数字转换器(ADC,A/D转换器)接口。模拟输出接口也即数字/模拟转换器(DAC,D/A转换器)接口。A/D、D/A转换器及其与计算机的接口在计算机测控系统中的重要性2模拟I/O接口在计算机测控系统中的应用示例：310.1DAC及其与MPU的接口D/A转换器原理DAC的基本参数典型的DAC集成芯片DAC芯片与MPU接口技术10.1.1D/A转换器原理DAC是一种把二进制数字信号转

2、换成模拟信号(电压或电流)的电路。DAC按转换原理不同,可分为：权电阻DACT型电阻DAC倒T型电阻DAC变形权电阻DAC权电流DAC电容型DAC……电路结构上均由电压源、解码网络、运放和数据缓冲器组成。解码网络各不相同。以T型和倒T型电阻DAC在集成产品中应用较多。510.1.1D/A转换器原理1.T型电阻解码网络DAC结构特点：解码网络上方任一节点A、B、C、D都由三条支路相交而成，而且从任一节点向三条支路看过去的等效电阻都为2R；从任一开关Si向上看过去的等效电阻都为3R。此特点使得任一开关支路流进某节点的电流都等分为二，从该节点的另外两条支路流

3、出去。610.1.1D/A转换器原理T型电阻DAC的转换原理：输出电流i0与D3～D0位产生的输出电流分量有如下关系：i0=i03+i02+i01+i00从上述结构特点可直接分析推出：(经1次二等分到输出支路）(经2次二等分到输出支路）(经3次二等分到输出支路）(经4次二等分到输出支路）710.1.1D/A转换器原理所以进一步得到输出电压V0:810.1.1D/A转换器原理推广到一般情况，当输入数字量为n位时，则有：当Rf=3R时以上两式表明:输出电流i0和输出电压V0都与输入二进制数Dn_1Dn_2……D0的大小成正比，可见实现了从数字量到模拟量的转换

4、。i0和V0除与输入数字量大小成正比外，还与R、Rf和VR有关，通过调节它们可实现零和满刻度值调整。但在集成DAC中主要是调VR。910.1.1D/A转换器原理T型电阻DAC的优缺点主要优点：D/A转换的结果Vo只与电阻的比值有关，而不取决于电阻的绝对值。这为集成单元的制作提供了很大方便。主要缺点：各位数码变化引起的电压变化到达“运放”输入端的时间明显不相同。这样,在输入数字量变化的动态过程中可能在输出端产生很大的尖峰脉冲，从而带来较大的动态误差，影响DAC的转换精度和转换速度。1010.1.1D/A转换器原理2.倒T型电阻解码网络DAC----

5、是对T型电阻解码网络DAC的改进1110.1.1D/A转换器原理结构特点：无论Si接1或接0,对应支路的电流Ii都恒定不变(或者流入地，或者流入虚地∑)。从右边向任一节点(A、B、C、D)看过去，等效电阻均为R，且两支路电阻都等于2R。可见VR产生的电流I每经一个节点即平均分流一次。电阻网络中各支路的电流都直接流入“运放”输入端，相互间不存在传输时间差，所以转换速度较快，动态过程中输出端的尖峰脉冲较小。1210.1.1D/A转换器原理倒T型电阻DAC的转换原理：1310.1.1D/A转换器原理推广到n位转换器，则有：同样可见:输出的模拟信号i0和

6、V0与输入的数字信号的大小成正比，从而实现了从数字量到模拟量的转换。i0和V0除与输入数字量大小成正比外，还与R、Rf和VR有关。实际中常通过调节VR（有时还有Rf）来实现零和满刻度值调整。当Rf=R时1410.1.2DAC的基本参数精度参数速度参数分辨率151.精度参数----用于表明D/A转换的精确程度,一般用误差大小表示。精度特性常以满量程电压VFS的百分数或以最低有效位LSB的分数形式给出，有时也用二进制位数的形式给出。如：精度为±0.1%指最大误差为VFS的±0.1%。n位DAC的精度为±1/2LSB指最大误差为±1/2×1/2n×VFS=±1

7、/2n+1VFS。精度为n位指最大误差为±1/2nVFS。1610.1.2DAC的基本参数2.速度参数----主要是建立时间或转换时间。通常指输入数字量为满刻度值时，从输入加上到输出模拟量达到满刻度值或满刻度值的某一百分比(如90%)所需的时间。173.分辨率----表示DAC对微小模拟信号的分辨能力，是数字输入量的最低有效位(LSB)所对应的模拟值。分辨率通常用二进制位数表示，对于一个n位DAC，其分辨能力为满量程V0或I0的1/2n。精度取决于构成转换器的各个部件的误差和稳定性，而分辨率则取决于转换器的位数。精度和分辨率的区别：1810.1.3典型的D

8、AC集成芯片◆种类繁多,功能、性能各异。◆DAC芯片分类：片内无输