《模数转换器》ppt课件

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1、主讲人：施保华AVR单片机C语言程序设计三峡大学电子设计及创新实验室（32学时）D/A转换器（DigitaltoAnalogConverter）是一种能把数字量转换成模拟量的电子器件；A/D转换器（AnalogtoDigitalConverter）则相反，它能把模拟量转换成相应的数字量。在微机控制系统中，经常要用到A/D和D/A转换器。它们的功能及在实时控制系统中的地位，如图2-1所示。2图2-1单片机和被控实体间的接口示意3为了说明T型电阻网络的工作原理，现以四位D/A转换器为例加以讨论，如图2-2所示。图2-2T型电

2、阻网络型D/A转换器41.典型的D/A转换器芯片DAC0832DAC0832内部由三部分电路组成，如图2-3所示。图2-3DAC0832原理框图53.DAC0832的技术指标DAC0832的主要技术指标：（1）分辨率8位（2）电流建立时间1µS（3）线性度（在整个温度范围内）8、9或10位（4）增益温度系数0．0002％FS/℃（5）低功耗20mW（6）单一电源+5~+15V6因DAC0832是电流输出型D/A转换芯片，为了取得电压输出，需在电流输出端接运算放大器，Rf为运算放大器的反馈电阻端。运算放大器的接法如图2-5

3、所示。图2-5运算放大器接法72.3.1逐次逼近式A/D转换器的工作原理逐次逼近式A/D转换器是一种采用对分搜索原理来实现A/D转换的方法，逻辑框图如图2-17所示。图2-17逐次逼近式A/D转换器逻辑框图8ATmega16有一个10位的逐次逼近型ADC。ADC与一个8通道的模拟多路复用器连接，能对来自端口A的8路单端输入电压进行采样•10位精度•0.5LSB的非线性度•±2LSB的绝对精度•65-260μs的转换时间•最高分辨率时采样率高达15kSPS•8路复用的单端输入通道•7路差分输入通道•2路可选增益为10x与2

4、00x的差分输入通道•可选的左对齐ADC读数•0-VCC的ADC输入电压范围•可选的2.56VADC参考电压•连续转换或单次转换模式•通过自动触发中断源启动ADC转换9ADC通过逐次逼近的方法将输入的模拟电压转换成一个10位的数字量。最小值代表GND，最大值代表AREF引脚上的电压再减去1LSB。通过写ADMUX寄存器的REFSn位可以把AVCC或内部2.56V的参考电压连接到AREF引脚。ADC转换结果为10位，存放于ADC数据寄存器ADCH及ADCL中。默认情况下转换结果为右对齐，但可通过设置ADMUX寄存器的ADL

5、AR变为左对齐。如果要求转换结果左对齐，且最高只需8位的转换精度，那么只要读取ADCH就足够了。10启动一次转换向ADC启动转换位ADSC位写"1”可以启动单次转换。在转换过程中此位保持为高，直到转换结束，然后被硬件清零。如果在转换过程中选择了另一个通道，那么ADC会在改变通道前完成这一次转换。在默认条件下，逐次逼近电路需要一个从50kHz到200kHz的输入时钟以获得最大精度。正常转换需要13个ADC时钟周期。为了初始化模拟电路，ADC使能(ADCSRA寄存器的ADEN置位)后的第一次转换需要25个ADC时钟周期。11

6、ADC的参考电压源(VREF)反映了ADC的转换范围。若单端通道电平超过了VREF，其结果将接近0x3FF。VREF可以是AVCC、内部2.56V基准或外接于AREF引脚的电压。转换结束后(ADIF为高)，转换结果被存入ADC结果寄存器(ADCL,ADCH)。单次转换的结果如下：式中，VIN为被选中引脚的输入电压，VREF为参考电压12ADC多工选择寄存器－ADMUXBit7:6–REFS1:0:参考电压选择如Table83所示，通过这几位可以选择参考电压。如果在转换过程中改变了它们的设置，只有等到当前转换结束(ADCS

7、RA寄存器的ADIF置位)之后改变才会起作用。如果在AREF引脚上施加了外部参考电压，内部参考电压就不能被选用了。1314Bit5–ADLAR:ADC转换结果左对齐ADLAR影响ADC转换结果在ADC数据寄存器中的存放形式。ADLAR置位时转换结果为左对齐，否则为右对齐。ADLAR的改变将立即影响ADC数据寄存器的内容，不论是否有转换正在进行。关于这一位的完整描述请见P207“ADC数据寄存器–ADCL及ADCH”。Bits4:0–MUX4:0:模拟通道与增益选择位通过这几位的设置，可以对连接到ADC的模拟输入进行选择。

8、也可对差分通道增益进行选择。细节见Table84。如果在转换过程中改变这几位的值，那么只有到转换结束(ADCSRA寄存器的ADIF置位)后新的设置才有效。15ADC控制和状态寄存器A－ADCSRA•Bit7–ADEN:ADC使能ADEN置位即启动ADC，否则ADC功能关闭。在转换过程中关闭ADC将立即中止正在进行的转