常用外围接口芯片

11.1 数字/模拟转换 11.1.1 D/A转换器介绍
❖ 一种将二进制数字量形式的离散信号转换成以标准 量（或参考量）为基准的模拟量的转换器，简称 DAC或D/A 转换器。最常见的数模转换器是将并行 二进制的数字量转换为直流电压或直流电流，它常 用作过程控制计算机系统的输出通道，与执行器相 连，实现对生产过程的自动控制。在全国大学生电 子设计竞赛中，使用D/A转换器的题目几乎每一届 中都有，一般是被用做波形发生器（如2001年的A 题“波形发生器”）。
ALE
START CLK
8路 模拟量
开关
3
8位
8
A/D
转换器
三态 输出 锁存器
EOC D0

D7
地址 锁存 与译码
VREF（+） VREF（-）
Vcc GND
OE
11.5.1 ADC0809的结构原理
11.5.2 ADC0809的引脚及功能
❖ ADC0809是28脚双列直插式封装
ADC0808/0809
满量程输入电压
Δ=
2n - 1
❖ （2）量化误差：量化误差是指由A/D转换 器有限的分辨率而引起的误差。量化误差 有两种表示方法：一种是绝对量化误差， 另一种是相对量化误差。
❖ 绝对量化误差：
2
相对量化误差：
1
2 n1
11.5 A/D转换芯片ADC0809
ຫໍສະໝຸດ Baidu
IN0
IN7
ADDA ADDB ADDC
11.4.2 A/D转换器的基本原理
VI START EOC
Vo C
控制 逻辑
D/A转换器
N位寄存器
VREF
D7
锁
D6
存
D5
缓
D4
存
D3 D2
器
D1
D0
OE
图11.4.1 逐次逼近型ADC的转换原理
11.4.3 A/D转换器的主要技术指标
❖ （1）分辨率：分辨率是指A/D转换器能够分 辨的输入模拟电压的最小变化量，反映了A/D 转换器对输入模拟信号的最小变化的分辨能 力。由下式计算：
❖ （3）转换时间
❖ 通常用建立时间Tset来定量描述D/A转换器 的转换时间（即速度）。建立时间Tset的定 义为：输入数字量变化时，输出电压变化 到相应稳定电压值所需时间。一般用D/A转 换器输入的数字量从全0变化为全1时，输 出电压达到规定的误差范围时所需要的时 间表示。
11.2 D/A转换芯片DAC0832
DI0~ DI7
8位 输入 锁存器
8位 DAC 寄存器
8位 D/A 转换器
IOUT2 IOUT1
RFB
ILE
CS
WR1
LE1 &
&
LE2 &
WR2
XFER
图11.2.1 DAC0832芯片的引脚
图11.2.2 DAC0832的逻辑结构框图
11.2.2 D/A转换器与单片机接口
+5V
AT89C51
ILE VCC DAC0832
❖ 11.2.1 DAC0832的结构原理
CS
WR1 AGND
DI3 DI2 DI1
DI0
VREF
RFB
DGND
DAC0832
1 20 2 19 3 18 4 17 5 16 6 15 7 14 8 13 9 12 10 11
VCC ILE
WR 2
XFER DI4 DI5 DI6 DI7 IOUT2 IOUT1
11.1.4 T型电阻网络D/A转换器
❖ T型电阻网络D/A转换器的原理图如图11.1.2 所示。
A0
A1
A2
A3 2 R
R
R
R
I
I
I
I
Rfb Iout1
2R
2R
2R
2R
2R
-
Vo
A
+
VREF
S0
S1
S2
S3
Iout2
d0
d1
d2
d3
图11.1.2 T型电阻网络D/A转换器原理图
❖ 图11.1.2中虚线框内为D/A转换器的内部结 构，由于是电流输出型，在通常情况下我 们要的是电压值，所以在D/A转换器的输出 端连接一个运算放大器，将电流转换成电 压信号。
P2.7
CS
XFER RFB
P0.0~P0.7
8
DI0~DI7
WR
IOUT1
WR1
WR2 IOUT2
+
UOUT
DGND
图11.2.3 DAC0832单缓冲器方式应用
11.3 基于DAC0832的三角波发生器
❖ 11.3.1 设计要求 ❖ 用DAC0832芯片，制作一个信号发生器，输
出一个三角波信号。
11.1.2 D/A转换器的基本原理
RF(R/2)
-
Vo
I
I
I
I
Iout1
A
+
23 R
22 R
2 1R
20 R
VREF
S0
S1
S2
S3
Iout2
d0
d1
d2
d3
图11.1.1 并行D/A转换器原理图
11.1.3 D/A转换器的分类
❖ 按解码网络结构的不同D/A可分为：T型电阻 网络D/A转换器、倒T型电阻网络D/A转换器、 权电阻网络D/A转换器、权电流D/A转换器、 权电容型D/A转换器、开关树型D/A转换器等， 速度比较快的是ECL电流开关型D/A转换器。
IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 START E2O_C5 OE CLK Vcc VREF(+)
GND
2_7
1 28 2 27 3 26 4 25 5 24 6 23 7 22 8 21 9 20 10 19 11 18 12 17 13 16 14 15
图11.3.1 DAC0832连接电路图
11.4 模拟/数字转换
❖ 11.4.1 A/D转换器介绍 ❖ 单片机本身处理的是数字量，然而在单片机
的测控系统中，常检测到的是连续变化的模 拟量。这些量如温度、压力、流量和速度等 只有被转换成离散的数字量后，才能输入到 单片机中进行处理，然后再将处理结果的数 字量经反变换，变成模拟量，实现对被控对 象（过程、仪表、机电设备、装置）的控制。
❖ 该电流流入运算放大器，转换成电压信号， 则此电压信号Vo为：
Vo

I 16
3R

1 16
VREF 3R
3R


1 24
VREF
❖ 根据叠加原理，可以得到D为任意数值时的 输出电压为：
Vo

-
VREF 24
(23
d3
22
d2
21 d1
20
d0)


VREF 24
D
❖ 11.1.5 D/A转换器的重要指标
❖ （1）分辨率
❖ 分辨率是指D/A转换器的输入单位数字量变
化引起的模拟量输出的变化，是对输入量
变化灵敏度的描述，n位的D/A转换器的分
辨率可表示为
。
1
2n 1
❖ （2）转换精度
❖ 转换精度指D/A转换器的整个工作区间，实 际的输出电压与理想输出电压之间的偏差， 可以用绝对值或相对值来表示。转换精度 有时以综合误差的方式描述，有时以分项 误差的方式描述，分项误差包括比例系数 误差、漂移误差、非线性误差等。