第八章 MCS-51对AD和DA的接口ppt课件.ppt

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1、主讲人：李昕单片机原理及应用第八章MCS-51对A/D和D/A的接口8.1D/A转换器原理8.2MCS-51对D/A的接口8.3A/D转换器原理8.4MCS-51对A/D的接口数字量和模拟量数字量:随时间断续变化的量。模拟量:随时间连续变化的量。数/模转换和模/数转换将模拟量转换成数字量是模/数转换,或称A/D(Analogue/Digital)转换。将数字量转换成模拟量是数/模转换,或称D/A(Digital/Analogue)转换。数/模转换器DAC和模/数转换器ADC将数字量转换为模拟量的器件,叫D/A转换器(DAC)将模拟量转换为数字量的器件,叫A/D转换器(ADC)单片机控制

2、对象传感器放大器滤波器A/DD/A放大器执行部件8.1D/A转换器一、D/A转换器的基本原理二、T型电阻网络D/A转换器D/A转换器的作用是把二进制数字量转换成相应的模拟量。输入量是数字量，输出量是模拟量输出电压V0和输入数字量D成正比，即：Vo=D×VR(其中VR为参考电压)一、D/A转换器的基本原理将数字量的每一位按权值转换为对应的模拟量，再将各模拟量相加，所得之和就是整个数字量对应的模拟量。数字量D为n位时的通式为：D=dn-1d1d0=dn-1×2n-1++d1×21+d0×20二、D/A转换电路的组成VREF基准电压电阻网络+-RoVo数字量输入模拟开关运算放大器

3、模拟量输出电阻网络是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。V-V+开环放大倍数K=Vo集成运算放大器+-VoI-I+V+V-同相端:输入端信号与输出端同相，用"+"号表示；反相端:输入端信号与输出端反相，用"-"号表示。1.开环放大倍数非常大（105~107）两输入端的差值非常小，即:V+=V-(称虚短路)集成运算放大器的特点：2.输入阻抗非常大输入端的电流非常小，即：I+=I-=0（称虚断路）+-VoI-I+V+V-RoIf+-VoViIiI-I+V+V-虚地概念:因为同相端输入端接地，所以根据虚短路电压近似为0，输入电流也近似为0（虚断路），输入端电位近似于地

4、电位的特殊情况。T型电阻网络D/A转换器T型电阻网络用来把每位二进制数码转换成相应的模拟量+-RoVoSn-1dn-12RRSn-2dn-22RRS1d12RRS0d02R2RVREFT型电阻网络数字量模拟量模拟开关参考电压模拟电子开关受数字量的数字代码控制：数码为0开关接地，数码为1开关接到运算放大器输入端。T型电阻网络特点:只有R和2R两种电阻;各节点向左和向上看的等效电阻均为2R;整个网络的等效电阻为RVo+-RoVREFSn-1dn-12RIn-1RSn-2dn-22RIn-2RS1d12RI1RS0d02RI02RI=VREF/RI/21I/22I/2n-1I/2nIiIn-

5、1=In-2=VREF21RVREF22RI0=121I=122I=I==2n-1VREF2nR=2n-2VREF2nR=20VREF2nR12nVREF2nRVo+-RoVREFSn-1dn-12RIn-1RSn-2dn-22RIn-2RS1d12RI1RS0d02RI02RI=VREF/RI/21I/22I/2n-1I/2nIi输入数字量Dj控制模拟开关Sj：当Dj为0时，开关Sj接地，支电流Ij流向地；当Dj为1时，开关Sj接运放，支电流Ij流向运放。+-RoVoSn-1Dn-12RIn-1RSn-2Dn-22RIn-2RS1D12RI1RS0D02RI02RVREFIiI=VR

6、EF/RVREF2nRD流入运放的电流Ii为各支电流之和Ii=dn-1×In-1+dn-2×In-2++d1×I1+d0×I0=(dn-1×2n-1++d1×21+d0×20)=DVREF2nR输出电压Vo=-Ii×Ro=-DRo即输出Vo与输入数字量成正比调整Ro和VREF可调整模拟输出电压VoVREF2nR8.1.2D/A转换器的性能参数1.分辨率2.转换精度3.偏移误差4.线性度1.分辨率(Resolution)+-RoVoSn-1Dn-12RIn-1RSn-2Dn-22RIn-2RS1D12RI1RS0D02RI02RVREFIiI=VREF/R10...00数字量

7、在最低位上变化1时对应的模拟输出量的增量。是数字量最低有效位所对应的模拟值。常用相对值（百分值）表示：分辨率=1/2n直接用D/A转换器的位数表示：如：8位D/A转换器的分辨率为8位。10位D/A转换器的分辨率为10位。输出电压Vo=-Ii×Ro=-DRoVREF2nR2.转换精度(conversionaccuracy)指满量程时DAC的实际模拟输出值和理论值的接近程度。对T型电阻网络的DAC，其转换精度与参考电压、电阻和电子开关的误差有关。通