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时间:2020-09-13
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1、第四章模拟量输出通道本章要点1.模拟量输出通道的结构组成与模板通用性;2.8位D/A转换器DAC0832的原理组成及其接口电路3.12位D/A转换器DAC1210的原理组成及其接口电路4.D/A转换器的输出方式及其输出电路本章主要内容引言4.1D/A转换器4.2接口电路4.3输出方式4.4D/A转换模板本章小结思考题引言模拟量输出通道的任务--把计算机处理后的数字量信号转换成模拟量电压或电流信号,去驱动相应的执行器,从而达到控制的目的;模拟量输出通道(称为D/A通道或AO通道)构成--一般是由接口电路、数/模转换
2、器(简称D/A或DAC)和电压/电流变换器等;模拟量输出通道基本构成--多D/A结构(图4-1(a))和共享D/A结构(图中4-1(b))图4-1接口电路通道1通道nD/AD/AV/IV/I(a)多D/A结构PC总线特点:1、一路输出通道使用一个D/A转换器2、D/A转换器芯片内部一般都带有数据锁存器3、D/A转换器具有数字信号转换模拟信号、信号保持作用4、结构简单,转换速度快,工作可靠,精度较高、通道独立5、缺点是所需D/A转换器芯片较多接口电路通道1通道nD/AV/IV/I多路开关采样保持器采样保持器(b)共
3、享D/A结构PC总线图4-1特点:1、多路输出通道共用一个D/A转换器2、每一路通道都配有一个采样保持放大器3、D/A转换器只起数字到模拟信号的转换作用4、采样保持器实现模拟信号保持功能5、节省D/A转换器,但电路复杂,精度差,可靠低、占用主机时间4.1D/A转换器主要内容4.1.1工作原理与性能指标理4.1.28位DAC0832芯片4.1.312位DAC1210芯片4.1.1工作原理与性能指标主要知识点1、D/A转换器工作原理2.D/A转换器的性能指标1、D/A转换器工作原理现以4位D/A转换器为例说明其工作原
4、理,如图4-2所示。图4-2D/A转换器原理图假设D3、D2、D1、D0全为1,则BS3、BS2、BS1、BS0全部与“1”端相连。根据电流定律,有:由于开关BS3~BS0的状态是受要转换的二进制数D3、D2、D1、D0控制的,并不一定全是“1”。因此,可以得到通式:考虑到放大器反相端为虚地,故:选取Rfb=R,可以得到:对于n位D/A转换器,它的输出电压VOUT与输入二进制数B(Dn-1~D0)的关系式可写成:结论:由上述推导可见,输出电压除了与输入的二进制数有关,还与运算放大器的反馈电阻Rfb以及基准电压VR
5、EF有关。2.D/A转换器的性能指标D/A转换器性能指标是衡量芯片质量的重要参数,也是选用D/A芯片型号的依据。主要性能指标有:(1)分辨率(2)转换精度(3)偏移量误差(4)稳定时间(1)分辨率分辨率--是指D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量,即当输入数字发生单位数码变化时所对应输出模拟量的变化量,它取决于能转换的二进制位数,数字量位数越多,分辨率也就越高。其分辨率与二进制位数n呈下列关系:分辨率=满刻度值/(2n-1)=VREF/2n(2)转换精度转换精度--是指转换后所得的实际值和理论值的接近程度。它和分
6、辨率是两个不同的概念。例如,满量程时的理论输出值为10V,实际输出值是在9.99V~10.01V之间,其转换精度为±10mV。对于分辨率很高的D/A转换器并不一定具有很高的精度。(3)偏移量误差偏移量误差--是指输入数字量时,输出模拟量对于零的偏移值。此误差可通过D/A转换器的外接VREF和电位器加以调整。(4)稳定时间稳定时间--是描述D/A转换速度快慢的一个参数,指从输入数字量变化到输出模拟量达到终值误差1/2LSB时所需的时间。显然,稳定时间越大,转换速度越低。对于输出是电流的D/A转换器来说,稳定时间是很
7、快的,约几微秒,而输出是电压的D/A转换器,其稳定时间主要取决于运算放大器的响应时间。4.1.28位DAC0832芯片主要知识点(1)DAC0832性能(2)DAC0832工作原理(3)DAC0832管脚功能(1)DAC0832性能一个8位D/A转换器电流输出方式稳定时间为1μs采用20脚双立直插式封装同系列芯片还有DAC0830、DAC0831(2)DAC0832工作原理图4-3DAC0832原理框图与引脚DAC0832的原理框图及引脚如图4-3所示。DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D
8、/A转换器以及输入控制电路四部分组成。8位输入寄存器用于存放主机送来的数字量,使输入数字量得到缓冲和锁存,由LE1加以控制;8位DAC寄存器用于存放待转换的数字量,由加LE2以控制;8位D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流;由与门、非与门组成的输入控制电路来控制2个寄存器的选通或锁存状态。DI0~DI7:数据输入线,其中DI0为最低有效位LSB,DI7为最高有效位MS
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