微机原理与接口第10章.ppt

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1、第10章A/D和D/A转换接口把模拟量信号（时间上连续变化的信号）转换成数字量信号（时间上离散的信号）的器件称为模/数转换器（简称A/D转换器），而把数字量信号转换成模拟量信号的器件称为数/模转换器（简称D/A转换器）。D/AA/D计算机系统被控对象10.1模拟输入输出系统工业过程中遇到实际的物理量不都是直接能符合A/D或D/A变换条件的量，即不全都是电量（如温度、湿度、压力、流量以及位移量等等），必须通过传感器将这些非电量转换成电量.还要将转换后的电量适当调整到一定程度，以便能使A/D有效地转换成数字量。从传感器、信号调理到A/D变换是模拟输入通道的主要构成，这一

2、过程称为数据采集（DAS—DataAcquisitionSystem）。信号调理包括放大、滤波等。微机系统接收到数字量后，经过某种控制策略，去控制工业过程，而工业过程大都有执行机构，多需要功率较大的模拟量输入，如电动执行机构、气动执行机构以及直流电机等等，经过D/A转换将数字量转换成模拟量，由于转换后的模拟量功率小，不足以驱动执行机构，又要将模拟信号功率放大，以足够大的功率驱动执行机构，完成对工业过程的闭环控制。10.2模拟输出接口技术10.2.1D/A转换器把将数字信号转换为模拟信号的器件称为数模转换器或D/A转换器（DigtaltoAnalogConverter

3、），简称为DAC。一。D/A转换器的工作原理D/A转换器可分为并行D/A转换器和串行D/A转换器两种形式。并行D/A转换器的转换速度快，但电路相对复杂。随着电子技术的迅猛发展，电路复杂性已不成问题，因此并行D/A转换器应用十分广泛。这里仅介绍并行D/A转换器。1．权电阻式D/A转换器数字量由一位一位的数位构成，每一数位都有一个确定的权。为把一个数字量变为模拟量,必须把每一位的代码按其权值转换成对应的模拟量,再把每一位对应的模拟量相加，得到的总模拟量便对应于给定的数据。U。=－(Rf/R)×Vref×∑2-(i-1)×Dn-i简单、直观，但当位数较多时，最高有效位Dn

4、-1与最低有效位D0对应的电阻相差太大，如果有一个16位D/A转换器，最高有效位（MSB）权电阻为R＝10K时，最低有效位（LSB）对应的电阻就达10K×215=327.68M。因此电阻跨度太大，不便于集成，实现起来困难。2．T型电阻网络式D/A转换器在T型电阻网络式D/A转换器中，只有R和2R两种电阻，也称R-2R电阻网络式D/A转换器，易于实现，广泛应用于D/A变换中。U。=－（Rf/2R）×Vref×∑2-(i-1)×Dn-i如果开关打到Bi端（B0,B1,B2,B3），则相应的Di（D0,D1,D2,D3）为0，否则为1，对应的电流Ii（I0,I1,I2,I

5、3）就汇集到运算放大器的输入端，二、D/A转换器主要指标1．转换精度D/A转换精度可分为绝对精度和相对精度两种衡量标准。绝对精度是指对应于给定的满度数字量，D/A转换器实际输出值与理论值之间的误差。相对精度也称非线性度，指在满度已校正的标准情况下，在整个刻度范围内，对应于任一数码的模拟量输出与它的理论值之差。D/A转换器主要指标2．分辨率分辨率指D/A转换器所能分辨最小量化信号的能力，这是对微小输入量变化的敏感程度的描述。位数越多，分辨率越高。n位二进制D/A转换器的分辨率一般用来表示D/A转换器主要指标3．转换速率和建立时间:转换速率指模拟信号输出的电压最大变化速

6、度，单位为V/uS。建立时间是指D/A转换器输出电压到达规定范围（终值的1/2最低有效位)时所需要的时间。转换速度越高越好，建立时间越小越好，4．线性误差:理想情况下，D/A转换器输出与输入的关系应该是线性的，但实际上输出特性并不是理想线性的。把实际转换特性偏离理想转换特性的最大值称为线性误差。线性误差越小越好。三、典型D/A转换器按分辨率分:有分辨率和价格较低的通用8位DAC（D/A转换器），速度和分辨率较高，价格也较高的12位、16位、20位以上的DAC。按输出型式分:有电流输出型，有电压输出型。按与系统总线相连分:分为内部自带锁存功能的DAC（如8位的DAC0

7、832、12位的DAC1210和AD7524等）和内部不带锁存功能的DAC芯片（如DAC0808、AD7520和AD7521等）。内部带锁存功能的DAC可直接与CPU连接，而内部不带锁存器的DAC不能直接与CPU相连，其间必须接锁存器如74LS377或74LS273等。1．8位DAC08321．8位DAC083220脚DIP封装，8位的内部带两级锁存的D/A转换器，片内有Ｔ型（R-2R型）电阻网络，用以对参考电流进行分流完成数/模转换。电流形式输出（IOUT1和IOUT2）WR1低有效。当ILE为高电平，CS为低电平时，输入数据进入输入锁存器（上升沿锁存数据)。