微型计算机原理与接口技术 第8章

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n
基本变换原理
如果用8位二进制代码来控制图中的 如果用 位二进制代码来控制图中的S1～S8(Di=1 位二进制代码来控制图中的 闭合； 时 断开)， 时Si闭合；Di=0时Si断开 ，则不同的二进制代码 就对应不同输出电压VO； 就对应不同输出电压 ； 当代码在0～FFH之间变化时 之间变化时， 当代码在0～FFH之间变化时，VO相应地在 0～(255/256)Vref之间变化； ～ 之间变化； 为控制电阻网络各支路电阻值的精度， 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 转换器采用R-2R梯形电阻网络，它只用两种 梯形电阻网络， 转换器采用 梯形电阻网络 阻值的电阻(R和 阻值的电阻 和2R)。 。
放大、整形、 放大、整形、滤波
多路转换开关（ 多路转换开关（Multiplexer） ）
多选一
采样保持电路（ 采样保持电路（Sample Holder，S/H） ， ）
保证变换时信号恒定不变
A/D变换器（A/D Converter） 变换器（ 变换器 ）
模拟量转换为数字量
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模拟量的输出通道
D/A变换器（D/A Converter） 变换器（ 变换器 ）
Rf
Vref
S5 S6 S7 S8
VO
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基本变换原理
如果每个支路由一个开关S 控制， 如果每个支路由一个开关 i控制，Si=1 表示S 合上， 表示S 表示 i合上，Si=0表示 i断开，则上式变 表示 断开， 换为
1 V0 = - ∑ i SiVref i=1 2
该项对V 若Si=1,该项对 O有贡献； 该项对 有贡献； 该项对V 若Si=0,该项对 O无贡献 该项对
CS WR1 AGND D3 D2 D1 D0 VREF Rfb DGND
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
20 VCC 19 ILE 18 WR2 17 XFER 16 D4 15 D5 14 D6 13 D7 12 LOUT2 11 LOUT1
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主要引脚功能
用于DAC寄存器的控制信号： 寄存器的控制信号： 用于 寄存器的控制信号 WR2：写DAC寄存器 寄存器 XFER：允许输入锁存器的数据传送到 ：允许输入锁存器的数据传送到DAC寄 寄 存器
∑
VO
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基本变换原理
若输入端有n个支路 则输出电压V 若输入端有 个支路, 则输出电压 O与输入电 个支路 的关系为： 压Vi的关系为：
Rf R1
1 V0 = -Rf ∑ Vin i=1 Ri
n
Vin
… Rn
∑
VO
Байду номын сангаас12
n=8的权电阻网络 的
2R S1 S2 S3 S4 4R 8R 16R 32R 64R 128R 256R
数字量转换为模拟量
低通滤波
平滑输出波形
放大驱动
提供足够的驱动电压， 提供足够的驱动电压，电流
6
闭环控制系统应用案例
水泥厂增湿塔出口温度控制系统
7
数/模（D/A）变换器 （D/A）
8
掌握：
D/A变换器的工作原理 变换器的工作原理 D/A变换器的主要技术指标 变换器的主要技术指标 DAC0832的三种工作模式 的三种工作模式 DAC0832的应用 的应用
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实际的D/A转换器 ——R-2R梯形电阻网络
Rf n-1 2 1 0 Vi + V0
Vref
2R R
...
2R R V2
2R R V1
2R 2R V0
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Vn-1
二、主要技术指标
分辨率（ 分辨率（Resolution） ）
输入的二进制数每± 个最低有效位 输入的二进制数每±1个最低有效位 (LSB)使输出 使输出 变化的程度。 变化的程度。
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一、D/A变换器的工作原理
组成： 组成：
模拟开关 电阻网络 运算放大器
Rf
数字量
模拟开关 电阻网络
∑
VO Vref
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基本变换原理
当运放的放大倍数足够大时，输出电压 当运放的放大倍数足够大时，输出电压VO与输 入电压V 的关系为： 入电压 in的关系为：
Rf
Rf VO = - Vin R
R Vin
特点： 特点：
8位电流输出型 位电流输出型D/A转换器 位电流输出型 转换器 T型电阻网络 型电阻网络 差动输出
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DAC0832的内部结构
＆
≥1
≥1
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主要引脚功能
DAC0832
输入寄存器控制信号： 输入寄存器控制信号： D7～D0：输入数据线 ILE：输入锁存允许 ： CS：片选信号 ： WR1：写输入锁存器
第8章
模拟量的输入输出
1
主要内容：
模拟量输入输出通道的组成 D/A转换器的工作原理、连接及编程 转换器的工作原理、 转换器的工作原理 A/D转换器的工作原理、连接及编程 转换器的工作原理、 转换器的工作原理
2
模拟量的输入输出通道
3
模拟量I/O通道：
输入通道
工 传 感 器 变 送 器 放大 滤波 多路转换 & 采样保持 A/D 转换 输入 10101100 微 接口 型 生 计 产 物理量 变换 信号 处理 信号 变换 I/O 接口 算
业
输出通道
过 机 程 执行 机构 放大 驱动 D/A 转换 输出 接口 00101101
模拟电路的任务
模拟接口电路的任务
4
模拟量的输入通道
传感器（ 传感器（Transducer） ）
非电量→电压、 非电量 电压、电流 电压
变送器（Transformer） 变送器（ ）
转换成标准的电信号
信号处理（Signal Processing） 信号处理（ ）
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转换精度（误差）
实际输出值与理论值之间的最大偏差 影响转换精度的因素： 影响转换精度的因素： 分辩率 电源波动 温度变化 ┇
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转换时间
从开始转换到与满量程值相差± LSB所对 从开始转换到与满量程值相差±1/2 LSB所对 应的模拟量所需要的时间
V VFULL 1/2 LSB
tC
t
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三、典型D/A转换器DAC0832
分辨率表示方法： 分辨率表示方法：
可用输入数字量的位数来表示， 位等； 可用输入数字量的位数来表示，如8位、10位等； 位 位等 也可用一个LSB （Least Significant Bit）使输出变 也可用一个 Bit） 化的程度来表示。 化的程度来表示。
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分辩率例
一个满量程为5V的 位 变换器， 一个满量程为 的10位D/A变换器，±1 LSB的 变换器 的 变化所引起输出模拟量的变化为： 变化所引起输出模拟量的变化为： 5/(210-1) = 5/1023 = 0.04888V = 48.88mV