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1、第八章数/模(D/A)、模/数(A/D)转换黄景涛hjt.haust@gmail.com河南科技大学电子信息工程学院第8章数/模(D/A)、模/数(A/D)转换8.1概述在工业生产中，往往要对许多自然信号进行研究，例如温度、压力、流量等，称为模拟量。这些模拟量是一些时间连续、取值连续的物理量，不能直接被计算机处理；必须先转化成离散的数字信号，再输入计算机识别和处理；又必须把计算机发出的控制命令等转化为模拟信号，去驱动模拟调节执行机构。这两个过程，都需要数/模和模/数转换接口来完成。一个实时控制系统的各个环节
2、一个实时数据采集(测量)系统各个环节8.2数/模（D/A）转换器在计算机系统中，完成数字信号转换成模拟信号的装置叫数/模（D/A）转换器（DAC）。8.2.1数/模转换的原理数字量是由一位一位的二进制数位构成的,每个数位都代表一定的权。把一个数字量变成模拟量,必须把每一位上的代码按照权来转换为对应的模拟量,再把各模拟量相加,这样,得到的总的模拟量便对应于给定的数据（二十进制转换）。数模转换从某种意义上讲就是把二进制的数转换为十进制的数通常用T型网络实现数字量向模拟电流的转换；再利用运算放大器将电流信号转换为
3、电压信号运算放大器的工作特点和原理运算放大器有如下三个特点：开环放大倍数非常高（输入电压很小）输入阻抗非常大（输入电流极小）输出阻抗很小（驱动能力大）虚地运算放大器同相端接地时，用反相端作为输入，由于电压Vi非常小，可认为与接地电位近似相同(与地近似短路)；输入电流很小，即反相端与地非真实短路；上述输入电压近似为0、输入电流也近似为0的情况称为虚地虚地的概念是分析运算放大器工作的基础运算放大器的工作特点和原理(a)(b)(c)2.由并联电阻和运算放大器构成的D/A转换器0000到1111得到16种不同的电流
4、D/A转换的分辨率和精度分辨率（Resolution）最低位增1所引起的增量和最大输入量的比：分辨率=1/（2n-1）转换精度（Accuracy）精度是指某一数字量的理论输出值和经DAC转换的实际输出值之差。绝对转换精度：每个输出电压接近理想值的程度相对转换精度：绝对转换精度相对于满量程输出的百分数建立时间（SettlingTime）指当输入数字量从0变化到最大时，其模拟输出达到满刻度值上下1/2LSB对应值时所需要的时间。转换速率:大信号工作时,模拟输出电压的最大变化速度,V/us线性误差：D/A转换时，
5、理论上输出模拟量与对应的输入数字量成线性关系，但实际情况往往不是理想线性。偏离理想转换特性的最大值称为线性误差。一般用模拟量和理想值的最大差值折合成的数字量表示。T型电阻网络电阻网络是D/A转换器的核心最常见的形式有权电阻网络和T型电阻网络4位D/A转换器的T型电阻网络如下图：IREFI3I3’I2’I1’I0’I2I1I0R0=2R//2R=RR1=(R0+R)//2R=R……RREF=(R2+R)//2R=RT型电阻网络从D点看的电阻为R所以有：IREF=VREF/R根据节点电流定律：I3=I3’=IR
6、EF/20I2=I2’=IREF/4=IREF/22…I0=I0’=IREF/16=IREF/24Ki=1Ki接通运放0Ki接通地8.2.2数/模转换器件和有关电路目前市场上的D/A转换芯片可以分为两类:一类芯片内部没有数据输入寄存器这类芯片内部结构简单价格比较低廉不能直接和总线相连另一类芯片内部有数据输入寄存器可以直接和系统总线相连1.不带数据输入寄存器的D/A芯片的使用1.不带数据输入寄存器的D/A芯片的使用局部输出真正的输出1.不带数据输入寄存器的D/A芯片的使用输出1.不带数据输入寄存器的D/A芯片
7、的使用8.7所示连接。工作时,CPU先用两条输出指令把数据送到第一级数据缓冲器,然后通过第三条输出指令使数据送到第二级数据缓冲器,从而使D/A转换器一次得到12位待转换的数据第三条输出指令所执行的是伪输出.它并没有真正把数据总线上的数据送到缓冲器,而仅仅是使缓冲器得到一个选通信号,从而,使第一级缓冲器的数据打入第二级缓冲器。1.不带数据输入寄存器的D/A芯片的使用具体程序段如下:MOVAL,DATALOUTPORTL,AL；低8位数据送第一级缓冲器MOVAL,DATAHOUTPORTH,AL；高8位数据送第
8、一级缓冲器OUTPORT,AL；伪输出，使数据打入第二级缓冲器2.带数据输入寄存器的D/A芯片的使用2.带数据输入寄存器的D/A芯片的使用DAC0832的引脚图DAC0832的引脚/CS：片选信号。ILE：允许输入锁存信号。/WR1：写信号1；/WR2：写信号2。/XFER：传送控制信号。DI7~DI0：8位数据输入端。Iout1，Iout2：模拟电流输出端Rf：反馈电阻。Vref：基准电压输入端，Vcc：工作电
