微机原理第十一章 模数和数模转换.ppt

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1、第十一章模数和数模转换基本概念模数转换技术数模转换技术模拟量I/O通道的组成模拟接口电路的任务模拟电路的任务0010110110101100工业生产过程传感器放大滤波多路转换&采样保持A/D转换放大驱动D/A转换输出接口微型计算机执行机构输入接口物理量变换信号处理信号变换I/O接口输入通道输出通道运算放大器特点特点：开环放大倍数非常高、输入阻抗非常大和输出阻抗很小VinRfVO∑R1Rn…数/模转换原理D/A转换电路在内部基本都是并行结构，并行D/A转换器的转换速度快，只要输入端加入数码信号，输出端立即有相应

2、的模拟电压输出。并行D/A转换器的位数与输入数码的位数相同，对应输入数码的每一位都设有信号输入端，用以控制相应的模拟切换开关实现数/模（D/A）转换的方法比较多，常用的有两种权电阻D/A：电路由权电阻、位切换开关、反馈电阻和运算放大器组成选用不同的权电阻网络，就可以得到不同编码的D/A转换器输入数码xp=a12-1+a22-2+…+ai2-i+…+an2-n，则：Uo=UNxp=UN(a12-1+a22-2+…+an2-n)=UN∑ai2-iui=1每个支路由一个开关Si控制，Si=1表示Si合上，Si=0表

3、示Si断开，Vref为基准电压2R4R8R16R32R64R128R256RVrefRfVOS1S2S3S4S5S6S7S8R-2RT型电阻网络D/A转换器实际应用的D/A转换器，普遍采用R-2RT型电阻网络电路由串联分路开关、R-2R电阻网络、运算放大器和一个反馈电阻Rf组成。采用分流原理，实现对输入数字量的转换无论从哪个R-2R的节点向上或向下看，等效电阻都是R，等效输入电阻都是3R若反馈电阻Rf＝3R，则输出电压UO：UO=－U0Rf/Ri=－2/3UNxp×3R/2R=－Unxp式中的输入取值xp为0

4、或1：取0时开关与地相连，该位无电流输入；取1时开关与参考电压VR接通，该位有电流输入xp为全1，运算放大器输出为－(1－1/2K)UNxp为全0，则运算放大器输出为0D/A转换器的输出在0~(1－1/2K)UN之间D/A转换器的输出D/A转换的结果与输入二进制码成比例的电流，称为电流DACD/A转换的结果与输入二进制码成比例的电压，称为电压DAC常用的D/A转换芯片大多属于电流DAC，在实际应用中，一般需要电压输出，需要把电流转换为电压输出转换一般采用运算放大器，输出可以是单极性电压或双极性电压单极性电压输

5、出的电压正负值由参考电压极性而定双极性电压输出是在单极性电压输出后再加一级运算放大器单极性输出双极性输出D/A转换器的主要参数线性误差：理想转换特性是线性的，实际特性总有一定的非线性，用在满刻度范围内偏离理想特性的最大值表示线性误差非线性误差：D/A转换器的非线性误差定义为实际转换特性曲线与理想特性曲线之间的最大偏差，并以该偏差相对于满量程的百分数度量。在转换器电路设计中，一般要求非线性误差不大于±1/2LSB线性误差和非线性误差用两个方法表示误差的大小在实际使用中，一般用输入数字量的位数来表示分辨率大小。例

6、：8位D/A转换器，12位D/A转换器等分辨率取决于D/A转换器的位数分辨率：反映D/A转换器对模拟量的分辨能力，是最小输出电压与最大输出电压之比N位转换器，其分辨率为满量程电压/2N相对精度：当满量程值校准后，输入的任何数字量所对应的模拟输出值与理论值的误差绝对精度：在输入端加入给定数字量时，在输出端实测的模拟量与理论值之间的偏差D/A转换器的转换精度与D/A转换器芯片和外接电路有关。外接运算放大器，外接参考电源，都会影响D/A转换器的精度在D/A转换过程中，影响转换精度的主要因素有失调误差、增益误差、非线

7、性误差和微分非线性误差如果不考虑其他D/A转换误差时，D/A的转换精度就是分辨率的大小建立时间：数字量输入到稳定输出的时间内部无数据输入寄存器的D/A芯片的接口D/A转换器的位数超过系统总线长度的接口D/A转换器用两级数据缓冲器的接口内部有数据输入寄存器的D/A芯片的是将D/A芯片直接和数据总线相连DAC0832是美国数据公司的8位双缓冲D/A转换器，片内有数据锁存器，电路有极好的温度跟随性，使用CMOS电流开关和控制逻辑来获得低功耗和低输出泄漏电流误差主要技术指标建立时间1μs单电源+5～+15VVREF输

8、入端电压±25V分辨率8位功率能耗200mW最大电源电压VDD17V输入与TTL电平兼容电流输出型D/A转换器DAC0832DI0~DI7：8位数据输入端ILE：输入锁存允许信号，高电平有效，控制8位输入寄存器的数据是否能被锁存CS：片选信号，低电平有效，与ILE信号一起控制WR1信号能否起作用WR1：写信号1，低电平有效，在ILE和CS有效的条件下，控制将输入数据锁存于输入寄存器中WR2：写信号2