微机原理与接口技术 教学课件 ppt 作者 第2版电子教案 12.ppt

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1、数/模、模/数转换器的接口设计第12章数/模、模/数转换器的接口设计12.1D/A转换器接口12.2A/D转换器12.3多路模拟开关及采样保持电路数/模、模/数转换器的接口设计12.1D/A转换器接口12.1.1D/A转换器工作原理D/A转换器是指将数字量转换为模拟量的电路，一般集成在一块芯片上。D/A转换器的工作原理有多种，但功能相同，输出的模拟量与输入的数字量一般成线性正比关系。下面以Ｔ形电阻解码网络为例介绍D/A转换器的工作原理。数/模、模/数转换器的接口设计１个４位Ｔ形电阻解码网络Ｄ／Ａ转换器的组成原理如下图所示。图中，R和2R两种阻值的电阻构成Ｔ形网络，ＶＲＥＦ为基准电压，

2、S0、S1、S2、S3是模拟开关，它们分别受输入代码D0、D1、D2、D3的控制，Di=1,开关向左闭合；Di=0，开关向右闭合。电流各自流入Ａ0、Ａ1、Ａ2、Ａ3４个节点。图中S0开关接通而其余开关断开,即数学输入为D为0001B。T形电阻解码网络D/A转换器数/模、模/数转换器的接口设计由于任一节点的3个分支的等效电阻都是2R，由电路知识知，任一分支流进节点的电流值都为Ｉ=VREF/（3R）。此电流经A0、A1、A2、A3共４个节点被４次均分后得到I/16，并注入运算放大器电路，进而将电流信号转换为电压信息。现假定反馈电阻RFB为３R，则运算放大器的输出电压为：IIVVV3

3、RREF3RREFOUT16163R16根据叠加原理，可以得出Ｄ为任意４位数时Ｄ／Ａ转换器的输出电压为：VVREF(23D22D21D20D)VREFDOUT16321016可见，输出电压大小与D3、D2、D1、D0成正比，而极性与VREF相反。数/模、模/数转换器的接口设计12.1.2D/A转换器性能指标目前DAC的种类是比较多的,制作工艺也不相同，按输入数据字长可分为8位、10位、12位及16位等；按输出形式可分为电压型和电流型等；按结构可分为有数据锁存器和无数据锁存器两类。不同类型的DAC在性能上的差异较大，适用的场合也不尽相同。因此，搞清楚D

4、/A转换器的一些技术参数是必要的，DAC主要有以下性能参数：数/模、模/数转换器的接口设计1.分辨率分辨率与D/A转换器能够转换的二进制数据的位数n有关,表示为输出满量程电压与2n的比值,它反映了输出模拟电压的最小变化量.例如，具有12位分辨率的DAC，如果转换后的满量程电压为5V，则它能分辨的最小电压为：v15V51.22mv2124096数/模、模/数转换器的接口设计2.转换精度转换精度是指D/A转换器在整个工作区间实际的输出电压与理想输出电压之间的偏差,可用绝对精度或相对精度来表示,一般采用数字量的最低±1/2LSB作为衡量单位.对于n=8位的DAC而言,若精度为±1/

5、2LSB，满量程电压V=5V则其最大绝对误差为：v1VE22n152280.01v数/模、模/数转换器的接口设计相对误差为以上最大偏差与满量程电压之比的百分数1VVn22V1920.20%数/模、模/数转换器的接口设计3.转换时间指从数字量输入到完成转换,输出达到最终误码差±1/2LSB并稳定为止所需要的时间，也称为稳定时间。不同类型的D/A换器转换速度差别较大，一般电流型D/A转换器较之电压型D/A转换器速度快一些。４.线性误差D/A转换器在工作范围内的理想输出是与输入数字量成正比的一条直线。由于误差的存在，实际输出的模拟量是一条近似直线的曲线。实际

6、的模拟输出与理想直线的最大偏移就是线性误差。一般该误差应小于1/2LSB。D/A转换器的其它性能指标还有输出电压范围、输出极性、数字输入特性、工作环境条件等。数/模、模/数转换器的接口设计实例：8位DAC电路数/模、模/数转换器的接口设计12.1.3D/A转换芯片通常用户除关心转换器的速度外，还主要关心转换器的分辨率。目前较常见的Ｄ／Ａ转换器转换的位数有8位、12位及10位、16位等。下面介绍8位D/A转换器DAC0832。1.DAC0832的特性DAC0832是利用CMOS/Si-Cr工艺制造的电流输出型8位D/A转换器，具有两个输入数据寄存器，它可以与各种CPU相接口。其主要特性

7、下：数/模、模/数转换器的接口设计①分辩率为8位。②电流稳定时间1µs。③可单、双缓冲数据输入或直接数据输入。④只需在满量程下进行线性调整。⑤单一电源供电（+5~+15V）。⑥低功耗（20mW）数/模、模/数转换器的接口设计2.DAC0832的引脚与结构DAC0832的引脚如右图所示，各引脚功能如下：DI0~DI7：数据输入。CS：片选信号，低电平有效。ILE：数据寄存器允许，高电平有效。DAC0832引脚数/模、模/数转换器的接口设计WR1:输入寄存器写