Microsoft PowerPoint - 项目6：多路数据采集系统的采集与转换

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1、项目6：多路数据采集系统的采集与转换单元1：数字信号转换为模拟信号的电路制作单元2：模拟信号转换为数字信号的电路制作概述数模转换：将数字量转换为模拟电量(电压或电流)，使输出的模拟电量与输入的数字量成正比。实现数模转换的电路称数模转换器。模数转换Digi：tal  Analog Converter，简称D/A 转换器或DAC。将模拟电量转换为数字量，使输出的数字量与输入的模拟电量成正比。实现模数转换的电路称模数转换器。Analog  Digital Converter，简称A/D 转换器或ADC。ADC和DAC的应用：传感器(温度、压力、流A/D量等模拟量）计算机显示器打印机（数字量

2、）执行部件D/A（模拟量控制）ADC和DAC是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口.压力, 温度,流量,液位等通过传由DAC转换成模拟量信感器转变成相应的电压或电流号的电压和或电流的模拟信号经过计算机数据处理，输出为数字量计算机选择某一执行机构，由计算机依次选通，去调节控制对象。进入ADC转换成数字量信号数字计算机工业控制系统示意图单元1数模转换器一、D/A转换器的基本工作原理D/A转换器是将输入的二进制数字量转换成模拟量，以电压或电流的形式输出。D/A转换器实质上是一个译码器（解码器）。一般常用的线性D/A转换器，其输出模拟电压u和输入数字量DOn之间成正比关系。

3、U为参考电压。　REFu＝D U On REFd(LSB) 0输入d1uo或ioDn …D/A输出dn－1(MSB)将输入的每一位二进制代码按其权值大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，则所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。n 1n -1n -210i D n =d n -1×2 +d n -2×2 +L+d 1×2 +d 0×2 =åd i 2 i =0u=D U onREF n-1n-210=d ×2 ×U +d ×2 ×U +L+d ×2 ×U +d ×2 ×U n-1REF n-2REF 1REF 0REF n 1i =åd i 

4、2 U REF i =0即：D/A转换器的输出电压u，等于代码为1的各位所对应O的各分模拟电压之和。D/A转换器一般由数码缓冲寄存器、模拟电子开关、参考电压、解码网络和求和电路等组成。参考电压n位数字模拟量量输入输出数码缓冲n位数控解码网络求和电路寄存器模拟开关n位D/A转换器方框图数字量以串行或并行方式输入，并存储在数码缓冲寄存器中；寄存器输出的每位数码驱动对应数位上的电子开关，将在解码网络中获得的相应数位权值送入求和电路；求和电路将各位权值相加，便得到与数字量对应的模拟量。二、D/A转换器的主要电路形式1. 权电阻网络D/A转换器数字量输入(MSB)(LSB)dn1dn2d2d1

5、d0UREF 双向模拟开关Sn1Sn2S2S1S0RF(R/2)In1In2…I2I1I0模01n3n2n12R2R2R2R2R拟权电阻－u0量AIå+ 输权电阻网络DAC原理图出权电阻的排列顺序和权值的排列顺序相反。运算放大器权电阻网络DAC的原理分析(MSB)(LSB)dn1dn2d2d1d0 UREF Sn1Sn2S2S1S0RF (R/2)In1In2 …I2I1I0 01n3n2n12 R2 R2 R2 R2 R－u0AIå+ 开关S的位置受数据锁存器输出的数码d控制：当d=1时，S将对集成i运算放大器，作为求和权电阻网i络的缓冲i，并将电i流应的权电阻接到参考电压U上；当

6、d=0时，S将对应的权电阻接地。转换为电压输出。REFiiU REF U REF U REF U REF i ü虚短di=1时，I 0 =n -1 -0 , I 1 =n -1 -1 , I i =n -1 -i =n -1 2ï2×R 22R 2R ýd=0时，I =0ïi i U REF U REF i þI =d=d2i i n -1 -i i n -1 2R 2R 运算放大器总的输入电流为I=I+I+L+I+I+Iån-1 n-2 2 1 0 n 1 n 1 n 1 U REF U REF i=åIi=åd in 1  i=n 1 åd i2 i=0 i=0 2 R2 Ri=

7、0 虚断运算放大器输出电压为n -1 UREFi u O =-R FIå=-R Fn -1 ådi 22R i =0 令R=R/2，则Fn -1 UREFi UREFu O =-n ådi 2=-n Dn 2i =0 2即：输出的模拟电压u正比于输入的数字量D，从而实现On了从数字量到模拟量的转换。当D =D …D=0时，u=0；　nn10On 2-1当D n=D n1…D0=11…1时，u O=-n UREF。2n2-1因而uO的变化范围是0~ -nU