微机原理与接口技术第11章_模数和数模转换

自然二进制编码(n=4)
输入模拟量
输出数码
0 1/16 FSR 2/16 FSR 3/16 FSR 4/16 FSR 5/16 FSR 6/16 FSR 7/16 FSR 8/16 FSR 9/16 FSR 10/16 FSR 11/16 FSR 12/16 FSR 13/16 FSR 14/16 FSR 15/16 FSR
AGND DGND
ILE RFB VCC VREF CS WR1 WR2 XFER
数据输入线 互补电流输出端
模拟地 数字地
输入锁存使能 片内反馈电阻 工作电压 参考电压 片选 写输入命令 传输控制信号
DAC0832工作方式
工作方式 ILE
CS
WR1 WR2 XFER
直通方式 高电平 接地 接地 接地 接地
IO1
VR 15k
入字量 256
输入数字量 VOIO1Rf VR 256
分辨率 Δ=FSR/2n 用百分比表示。例：n=8， Δ= FSR/256=0.39% FSR 用D/A位数表示。如8位、12位、16位等
精度 一般要求≤LSB/2 常用误差与满量程输出电压或电流的百分比表示
线性误差 一般要求≤LSB/2 常用最大偏差与满量程输出电压或电流的百分比表示
1.5625
3.125
1.8750
3.750
2.1875
4.375
2.5000
5.000
2.8125
5.625
3.1250
6.250
3.4375
6.875
3.7500
7.500
4.0625
8.125
4.3750
8.750
4.6875
9.375
双极性二进制编码(n=4)
输入模拟量
+7/8FSR +6/8 FSR +5/8 FSR +4/8 FSR +3/8 FSR +2/8 FSR +1/8 FSR
采样就是按相等的时间间隔t从电压信号上截取一个 个离散的电压瞬时值。
采样定理：为了能从采样后的信号能够无失真的恢 复原信号，必须满足两个条件：①被采样的模拟 信号必须是频带受限的，即它有频率上限值fm； ② 采样频率fs≥ 2fm。在实际应用中常取 fs=(3~4)fm
保持：将采样得到的电压瞬时值保持到下一次采样时刻
第十一章 模数和数模转换
计算机控制系统 DA转换原理 典型DA转换器件 AD转换原理 典型AD转换器件
计算机控制系统
控
传感器
放大滤波
多 路
采 样 A/ I/O
计
开
保D
接
制 对
传感器
放大滤波
关 M U X
持 器 S/ H
转 换 器
口
算
象
多
执
路
行
开
部
关
件
M
D/
A
I/O
转接
换口
器Leabharlann Baidu
U X
机
一个计算机探伤系统
0 -1/8 FSR -2/8 FSR -3/8 FSR -4/8 FSR -5/8 FSR -6/8 FSR -7/8 FSR -8/8 FSR
输出数码
1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
对应电压
FSR=+5V
FSR=+10V
0.0000
0.000
0.3125
0.625
0.6250
1.250
0.9375
1.875
1.2500
2.500
对应电压FSR=± 5V
+4.375 +3.750 +3.125 +2.500 +1.875 +1.250 +0.625 0.000 -0.625 -1.250 -1.875 -2.500 -3.125 -3.750 -4.375 -5.000
DA转换器
DA转换的基本原理 DA转换器的性能指标 典型的DA转换器
CS
W R1 AGND
DI3 DI2 D I1 DI0 VREF R fb
DGND
1
20
2
19
3
18
4 5 6
DAC 0832
17 16 15
7
14
8
13
9
12
10
11
VCC
ILE
WR2
XFER DI4 DI5 DI6 DI7 IOUT 2 IOUT1
引脚名称 信号名称
DI7~DI0 IOUT1 IOUT2
量化
对0～5V（或0～10V ）电压进行2n等分（n＝8、 10、12、16），形成n个区间
采样后的模拟电压落在哪个区间，就以该区间的下 限值表示该电压值
量化的实例
编码
自然二进制编码：0电压用数字量全0表示；满量程 电压用数字量全1表示（实际上全1并不等于满量 程电压）。
双极性二进制编码：负满量程电压用全0表示，正满 量程电压用全1表示（实际上全1也不等于正满量 程电压） 。
单缓冲方式
高电平
DA转换的基本原理
利用权电阻网络和运算放大器实现
输出电流Io的计算
Io d1I1 d2I2 d3I3 d4I4
d1
VR R
d2
VR 2R
d3
VR 4R
d4
VR 8R
2VR R
(d121
d222
d323
d424)
D/A转换器的主要性能指标 •输入数字量 自然二进制编码 双极性二进制编码 BCD码 •输出模拟量 多数为电流输出型。手册中一般给出在特定VR下， 输入满量程时的输出电流。
建立时间ts 输入数字量到建立稳定的输出电流或电压的时间 超高速ts<100ns; 较高速ts=1μs~100ns;高速ts=10 μs ~ 1 μs ; 低速ts>100 μs
典型的DA转换器
AD7524 DAC0832 DAC1210
AD7524
数 据 总 线 地 址 总 线
利用AD7524产生锯齿波、三角波、 方波和正弦波
编程实现输出从0到4.98V线形增长的周期性锯齿波 编程实现输出0.5V到2.5V的三角波 如何输出方波？ 如何输出正弦波？
DAC0832
主要参数 引脚图 工作方式
DAC0832主要参数
分辨率：8位 转换时间：1us 满量程误差：± 1LSB 参考电压：± 10V 单电源：+5V~+15V
DAC0832引脚图
多路模拟开关
多路模拟开关用来切换模拟信号。 对于AD通道，需要多路输入、一路输出的模拟开关
，保证每次只转换一个通道的模拟信号 对于DA通道，需要一路输入、多路输出的模拟开关
，使输出的模拟信号轮流分配到各模拟通道
多路模拟开关的例子
用于选择通道号
模拟量转换为数字量的过程：采样、保持、量化、编码
采样