模拟量输入输出课件.ppt

《模拟量输入输出课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第6章模拟量接口教学重点:D/A、A/D转换器的工作原理DAC0832及其与主机的连接ADC0809及其与主机的连接1目录6.1模拟量与数字量6.2D/A转换器6.2.1D/A转换器的基本原理及技术指标6.2.2DAC0832芯片6.2.3DAC芯片与主机的连接6.2.4DAC芯片的应用6.3A/D转换器6.3.1A/D转换的基本原理6.3.2A/D转换器的主要技术指标6.3.3ADC0809芯片6.3.4ADC芯片与主机的连接6.3.5ADC芯片的应用26.1模拟量与数字量模拟量——连续变化的物理量数字量——时间和数值上都离散的量模拟/数字转换器ADCDAC数字/模拟

2、转换器3模拟量I/O接口的作用实际工业生产环境——连续变化的模拟例如：电压、电流、压力、温度、位移、流量计算机内部——离散的数字量二进制数、十进制数工业生产过程的闭环控制模拟量D/A传感器执行元件A/D数字量数字量模拟量模拟量输入(数据采集)模拟量输出(过程控制)计算机46.1模拟输入输出系统数字信号模拟信号现场信号1现场信号2现场信号n微型计算机放大器放大器放大器多路开关低通滤波传感器低通滤波传感器低通滤波传感器A/D转换器采样保持器数字信号受控对象控制信号模拟信号D/A转换器放大驱动电路…传感器将各种现场的物理量测量出来并转换成电信号（模拟电压或电流）放大器把传感器

3、输出的信号放大到ADC所需的量程范围低通滤波器用于降低噪声、滤去高频干扰，以增加信噪比多路开关把多个现场信号分时地接通到A/D转换器采样保持器周期性地采样连续信号，并在A/D转换期间保持不变56.2D/A转换器DAC数字/模拟转换器模拟量数字量6D/A变换器的基本工作原理组成：模拟开关、电阻网络、运算放大器两种电阻网络：权电阻网络、R-2R梯形电阻网络基本结构如图：6.2.1D/A变换器的基本原理及技术指标7D/A变换原理运放的放大倍数足够大时，输出电压Vo与输入电压Vin的关系为：式中：Rf为反馈电阻R为输入电阻8若输入端有n个支路,则输出电压Vo与输入电压Vi的关系

4、为：式中：Ri为第i支路的输入电阻D/A变换原理9令每个支路的输入电阻为2iRf,并令Vin为一基准电压Vref，则有：如果每个支路由一个开关Si控制，Si=1表示Si合上，Si=0表示Si断开，则上式变换为：若Si=1，该项对VO有贡献若Si=0，该项对VO无贡献D/A变换原理10与上式相对应的电路如下(图中n=8)：图中的电阻网络就称为权电阻网络D/A变换原理11如果用8位二进制代码来控制图中的S0～S7(Di=1时Si闭合；Di=0时Si断开)，那么根据二进制代码的不同，输出电压VO也不同，这就构成了8位的D/A转换器。可以看出，当代码在0～FFH之间变化时，VO

5、相应地在0～-(255/256)Vref之间变化。为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际的D/A转换器采用R-2R梯形电阻网络，它只用两种阻值的电阻(R和2R)。D/A变换原理12R-2R梯形电阻网络13D/A转换器的主要技术指标分辨率（Resolution）DAC所能分辨的最小电压增量，反映DAC对微小输入量变化的敏感性。分辨率的高低通常用二进制输入量的位数来表示，例如分辨率是8位、10位、12位等；对一个分辨率为n位的DAC，能够分辨满刻度的的2-n输入信号14D/A转换器的主要技术指标转换精度（误差，Error）绝对精度对应于给定的满刻度数字量，D/A实际输出与理

6、论值之间的误差。一般应低于1/2LSB。相对精度在满刻度已校准的情况下，在整个刻度范围内对应于任一数码的模拟量输出与理论值之差。对于线性DAC，相对精度就是非线性度。偏差用最小量化阶来度量，如±1/2LSB偏差用相对满刻度的百分比来度量，如0.05%FSRLSB:LeastSignificantBitFSR:FullScaleRange15D/A转换器的主要技术指标稳定时间DAC加上满刻度的变化时（全0变为全1），其输出达到稳定所需时间转换时间DAC的输入数字量有满刻度值的变化时，其输出模拟信号电压达到满刻度值1/2LSB（最低有效位）时所需要的时间。16D/A转换器

7、的主要技术指标线性误差相邻两个数字输入量之间的差应是1LSB，即理想的转换特性应是线性的。在满刻度范围内，偏离理想的转换特性的最大值称为线性误差。17D/A转换器的主要技术指标输出电平不同型号的D/A转换器件的输出电平相差较大。一般为5V～10V，有的高压输出型的输出电平则高达24V～30V。温度系数在规定的范围内，相应于每变化1C，增益、线性度、零点及偏移等参数的变化量。186.2.2DAC0832芯片单电源：+5V~+15VVref：-10V~+10V低功耗：20mW分辨率：8位线性误差：0.2%(FSR)非线性误差：0.4%(FS