AD和DA转换20112012第七章输入输出接口技术第五节内容2012.04.22(第七稿)精品文档39页
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AD与DA接口PPT教学课件
位 数：16 电源电压：±15V 输 入：串行或并行。 输 出：电压或电流。 生产厂家：美国B-B公司 特 点：①片内带有基准电压。
②片内带有电压输出放大器。 ③具有双缓冲输入寄存器 ④能完全与微处理器兼容。
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8.串行DAC（MAX517、518、5198）
主要特点：
8位DAC 串行2线接口 满摆幅输出， 多种参考电压 低功耗
数字量
模拟量
Rfb
d0 d1
I01
DAC 0832 I02
-+
VO
dn-
1
VR
VO
I RF
VR 28
NB
VR 256
NB
11111111 · ·
10000001
10000000 · ·
00000001
00000000
VR
255 256
VR
129 256
VR
128 256
VR
1 256
VR
0 256
(2VO单＋VR )
如VR＝5V
1000000
VR
1 128
0
0111111 1
·
·
VR
127 128
VR
128 128
NB＝0：Vo＝－5V
0000000 1
NB＝128：Vo＝0 0000000
NB＝255：Vo＝0.99VR=4.96V0
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③作控制放大器输出
Vin
一般< ±1/2LSB。 5. 其它指标
电源电压、输出方式（电流、电压）、输出范围等等。
选择DAC需考虑的 主要指标：分辨率、转换速度。 次要指标：输出方式、输出范围（VR取值）。 其它指标集成DAC一般都能满足。
②片内带有电压输出放大器。 ③具有双缓冲输入寄存器 ④能完全与微处理器兼容。
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8.串行DAC（MAX517、518、5198）
主要特点：
8位DAC 串行2线接口 满摆幅输出， 多种参考电压 低功耗
数字量
模拟量
Rfb
d0 d1
I01
DAC 0832 I02
-+
VO
dn-
1
VR
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I RF
VR 28
NB
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(2VO单＋VR )
如VR＝5V
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VR
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NB＝0：Vo＝－5V
0000000 1
NB＝128：Vo＝0 0000000
NB＝255：Vo＝0.99VR=4.96V0
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③作控制放大器输出
Vin
一般< ±1/2LSB。 5. 其它指标
电源电压、输出方式（电流、电压）、输出范围等等。
选择DAC需考虑的 主要指标：分辨率、转换速度。 次要指标：输出方式、输出范围（VR取值）。 其它指标集成DAC一般都能满足。
AD与DA转换器接口
24
1. ADC的主要参数
衡量一个ADC的性能的主要参数有： 1. 分辨率：指ADC能够转换成二 进制数的位数。 2. 转换时间：指从启动转换开始 到转换结束，得到稳定的数字输出量为 止的时间。 其它参数与DAC类似。
23
ADC按分辨率可分为：4位、6位、8位、10位、 12位、14度可分为： 超高速（转换时间≤330ns） 次高速（转换时间330ns～3.3us） 高速（转换时间＜20us） 中速（转换时间20us ～330us ） 低速（转换时间＞330us ） ADC按转换原理可分为 并行A/D、逐次逼近A/D、双积分A/D。
15
二、并行8位D/A转换芯片AD558及其接口
1、 AD558的内部结构框图
16
17
2、AD558与PC机的连接图
18
三、串行8位D/A转换器TLC5620
第一级缓冲 第二级缓冲
19
数据写入方式 (LDAC更新DAC输出)
数据写入方式 (LOAD更新DAC输出)
20
TLC5620 REFA REFB REFC DATA REFD CLK DACA LOAD DACB LDAC DACC DACD
13
MOV DX，300H MOV AL，0H L1：OUT DX，AL INC AL JNZ L1 MOV AL，0FFH L2：OUT DX，AL DEC AL JNZ L2 JMP L1
;8255A的A口 ;生成三角波
14
思考题： 1.编写完整的程序。 2.编写生成矩形波、三角波、梯形波、 正弦波以及锯齿波等程序
5
2、D/A转换器的连接特性 表示一个D/A 转换器连接特性的几个方面： 1. 数据缓冲能力。 2. 输入的数据宽度（分辨率）。 3. 输入码制。一般对单极性输出的DAC只能 接收二进制码或BCD码，而双极性输出的DAC只能 接收偏移二进制码或补码。 4. 输出模拟量的类型。有电流和电压两种类型 5. 输出模拟量的极性。有单极性和双极性两种
【实用】DA和AD转换器接口PPT文档
1 01 011 040 99.9 59(V 7)6 212 4096
线性度（Linearity）
线性度是指ADC的实际转换特性曲线和理想 直线之间的最大偏移差。
转换时间（Conversion Time）
从发出启动转换开始直至获得稳定的二进代 码所需的时间称为转换时间，转换时间与转换 器工作原理及其位数有关，同种工作原理的转 换器，通常位数越多，其转换时间越长。
量程(满刻度范围——FULL Scale Range) 量程是指输入模拟电压的变化范围。例如某转换器具有10V 的单极性范围或-5～+5V的双极性范围。则它们的量程都为 10V。满刻度只是个名义值，实际的A/D，D/A转换器的最大 输出值总是比满刻度值小1/2n，n为转换器的位数。例如12 位的A/D转换器，其满刻度值为10V，而实际的最大输出值 为:
MOV DPTR , #7FFFH
MOVX @DPTR,A
;完成12位D/A转换
在10位DAC芯片与8位单片机之间接入两个锁存器，锁存器A锁存10位数据 中的低8位，锁存器B锁存高2位。单片机分两次输出数据，先输出低8位数 据到锁存器A，后输出高2位数据到锁存器B。设锁存器A和锁存器B的地址 分别为002CH和002DH，则执行下列指令后完成一次D/A转换：
双缓冲方式的接口与应用
在多路D/A转换的情况下，若要求同步转换输出，必 须采用双缓冲方式。DAC0832采用双缓冲方式时，数字量 的输入锁存和D/A转换输出是分两步进行的。
第一， CPU分时向各路D/A转换器输入要转换的数字 量并锁存在各自的输入寄存器中。
第二，CPU对所有的D/A转换器发出控制信号，使各路 输入寄存器中的数据进入DAC寄存器，实现同步转换输出。
D/A转换器的主要技术指标
线性度（Linearity）
线性度是指ADC的实际转换特性曲线和理想 直线之间的最大偏移差。
转换时间（Conversion Time）
从发出启动转换开始直至获得稳定的二进代 码所需的时间称为转换时间，转换时间与转换 器工作原理及其位数有关，同种工作原理的转 换器，通常位数越多，其转换时间越长。
量程(满刻度范围——FULL Scale Range) 量程是指输入模拟电压的变化范围。例如某转换器具有10V 的单极性范围或-5～+5V的双极性范围。则它们的量程都为 10V。满刻度只是个名义值，实际的A/D，D/A转换器的最大 输出值总是比满刻度值小1/2n，n为转换器的位数。例如12 位的A/D转换器，其满刻度值为10V，而实际的最大输出值 为:
MOV DPTR , #7FFFH
MOVX @DPTR,A
;完成12位D/A转换
在10位DAC芯片与8位单片机之间接入两个锁存器，锁存器A锁存10位数据 中的低8位，锁存器B锁存高2位。单片机分两次输出数据，先输出低8位数 据到锁存器A，后输出高2位数据到锁存器B。设锁存器A和锁存器B的地址 分别为002CH和002DH，则执行下列指令后完成一次D/A转换：
双缓冲方式的接口与应用
在多路D/A转换的情况下，若要求同步转换输出，必 须采用双缓冲方式。DAC0832采用双缓冲方式时，数字量 的输入锁存和D/A转换输出是分两步进行的。
第一， CPU分时向各路D/A转换器输入要转换的数字 量并锁存在各自的输入寄存器中。
第二，CPU对所有的D/A转换器发出控制信号，使各路 输入寄存器中的数据进入DAC寄存器，实现同步转换输出。
D/A转换器的主要技术指标
第七章 AD 与 DA转换器
中北大学电子信息工程系
第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
数 字 电 子 技 术
输入数字量位数越多，分辨率越高。所以，在实 际应用中，常用字量的位数表示D/A转换器的分辨率。 此外，也可用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电 压之比来表示分辨率，N位D/A转换器的分辨率可表示 为 1/（2n-1）。 例如，n=10的D/A转换器的分辨率为 1/1023=0.000987 若Um=5V，则ULSB=5* 0.000987 =5mV。 分辨率还可以直接用输入数字量的位数来表示。
依次类推，这种方法产生的最大量化误差为 /2。
中北大学电子信息工程系
第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
数 字 电 子 技 术 A/D转换器
中北大学电子信息工程系
第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
数 字 电 子 技 术
2.转换速度 （1）建立时间（tset ）——当输入的数字量发生 变化时，输出电压变化到相应稳定电压值所需时 间。最短可达0.1μS。 （2）转换速率（SR）——在大信号工作状态下 模拟电压的变化率。 3. 温度系数——在输入不变的情况下，输出模 拟电压随温度变化产生的变化量。一般用满刻 度输出条件下温度每升高1℃，输出电压变化的 百分数作为温度系数。
中北大学电子信息工程系
第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
2.集成D/A转换器
数 字 电 子 技 术 以国产5G7520为例，n=10。采用倒T型电阻译码网 络和CMOS模拟电子开关。反馈电阻RF=10K已集成在片 内，求和运算放大器A，基准电源（-10V—+10V）及模 拟开关的电源（+5V—+15V）均需外接。
AD与DA转换电路设计说明书
中北大学课程设计说明书学生姓名:XXX学号：XXXXXXXXXX学院:电子与计算机科学技术学院专业:微电子学题目:A/D与D/A转换电路设计指导教师：XXX2012年 12 月 31 日目录1、课程设计目的 (2)2、课程设计内容和要求、设计内容 (2)、设计内容 (2)3、设计方案、设计思路 (2)、总体设计框图 (2)、工作原理 (3)、硬件电路原理图 (9)、PCB版图设计 (11)4、课程设计总结 (12)5、参考文献....................................................11、课程设计目的①掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；②学习使用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图；③掌握应用EWB对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性。
2．设计内容和要求①查阅熟悉相关芯片资料；②输入正弦波通过A/D转换，把产生的数字信号通过LED数码管显示；③使该数字信号再通过D/A转换；④通过仿真比较输入的正弦波和输出的模拟信号；⑤利用PROTEL绘制原理图电路和印刷板图，并利用EWB软件仿真。
3 总体设计方案A/D与D/A转换电路设计方案设计一个A/D与D/A转换电路，可以用单片机做主控制器，采集正弦波，通过ADC转换器进行数字信号转换，利用单片机主控制器进行数据处理，通过LED 数码管显示数字信号，将转换的数字信号通过DAC转换器实现数模转换。
将输入的正弦波于最后转换输出的模拟信号进行比较，进而达到实现A/D与D/A转换电路设计。
总体设计框图图1 总体设计方框图A/D与D/A转换电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89C51，数字信号转换采用芯片ADC0809，模拟信号转换采用芯片DAC0832，使用LED数码管显示数字信号。
主控制器单片机AT89C51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。
计算机接口技术第7章模数(AD)与数模(DA)转换
通过改变倒T型电阻网络的配置，实现多位 二进制码到模拟信号的转换。
T型电阻型
通过改变T型电阻网络的配置，实现多位二 进制码到模拟信号的转换。
权电容型
通过改变电容的充放电状态，实现多位二进 制码到模拟信号的转换。
数模转换器的性能指标
分辨率
表示DAC能够表示的最大二进制位数， 通常以位数表示。
非线性误差
04 ADC与DAC的未来发展
高分辨率ADC与DAC的发展趋势
总结词
随着科技的进步，高分辨率ADC和DAC已成为研究的热点， 它们在医疗、科学仪器和通信等领域具有广泛的应用前景。
详细描述
高分辨率ADC和DAC能够提供更高的转换精度和分辨率，从 而提高信号的测量和重现能力。未来，随着半导体工艺的进 步，高分辨率ADC和DAC的性能将进一步提升，有望在更高 精度的应用领域发挥更大的作用。
信号处理系统需要对信号进行滤波、放大、调制解调 等处理。模数转换器和数模转换器在此类系统中都发 挥着重要的作用。
在通信系统中，ADC和DAC的应用也十分广泛。例 如在无线通信中，需要将接收到的模拟信号转换为数 字信号进行解调，再将解调得到的数字信号通过DAC 转换为模拟信号进行输出。在发射端，则需要进行相 反的转换过程。
模数转换器的性能指标
分辨率
指模数转换器能转换的最小模 拟电压值，通常以二进制位数
表示。
精度
指模数转换器的实际输出值与 理论输出值之间的误差。
转换速率
指模数转换器完成一次转换所 需的时间。
非线性失真
指模数转换器输出信号与输入 信号之间的非线性关系。
02 数模转换器(DAC)
数模转换器的工作原理
数字信号通过DAC转换成模拟信 号，通常由二进制码表示的数字
T型电阻型
通过改变T型电阻网络的配置，实现多位二 进制码到模拟信号的转换。
权电容型
通过改变电容的充放电状态，实现多位二进 制码到模拟信号的转换。
数模转换器的性能指标
分辨率
表示DAC能够表示的最大二进制位数， 通常以位数表示。
非线性误差
04 ADC与DAC的未来发展
高分辨率ADC与DAC的发展趋势
总结词
随着科技的进步，高分辨率ADC和DAC已成为研究的热点， 它们在医疗、科学仪器和通信等领域具有广泛的应用前景。
详细描述
高分辨率ADC和DAC能够提供更高的转换精度和分辨率，从 而提高信号的测量和重现能力。未来，随着半导体工艺的进 步，高分辨率ADC和DAC的性能将进一步提升，有望在更高 精度的应用领域发挥更大的作用。
信号处理系统需要对信号进行滤波、放大、调制解调 等处理。模数转换器和数模转换器在此类系统中都发 挥着重要的作用。
在通信系统中，ADC和DAC的应用也十分广泛。例 如在无线通信中，需要将接收到的模拟信号转换为数 字信号进行解调，再将解调得到的数字信号通过DAC 转换为模拟信号进行输出。在发射端，则需要进行相 反的转换过程。
模数转换器的性能指标
分辨率
指模数转换器能转换的最小模 拟电压值，通常以二进制位数
表示。
精度
指模数转换器的实际输出值与 理论输出值之间的误差。
转换速率
指模数转换器完成一次转换所 需的时间。
非线性失真
指模数转换器输出信号与输入 信号之间的非线性关系。
02 数模转换器(DAC)
数模转换器的工作原理
数字信号通过DAC转换成模拟信 号，通常由二进制码表示的数字
AD和DA转换器
A/D 和D/A 转换器在数字系统的应用中，通常要将一些被测量的物理量通过传感器送到数字系统进行加工处理；经过处理获得的输出数据又要送回物理系统，对系统物理量进行调节和控制。
传感器输出的模拟电信号首先要转换成数字信号，数字系统才能对模拟信号进行处理。
这种模拟量到数字量的转换称为模-数(A/D)转换。
处理后获得的数字量有时又需转换成模拟量，这种转换称为数-模(D/A)变换。
A/D 变换器简称为ADC 和D/A 变换器简称为DAC 是数字系统和模拟系统的接口电路。
第一节 基本概念一、D/A 变换D/A 变换器一般由变换网络和模拟电子开关组成。
输入n 位数字量D （=D n-1…D 1D 0）分别控制这些电子开关，通过变换网络产生与数字量各位权对应的模拟量，通过加法电路输出与数字量成比例的模拟量。
（1）变换网络变换网络一般有权电阻变换网络、R-2RT 型电阻变换网络和权电流变换网络等几种。
ⅰ、权电阻变换网络权电阻变换网络如图8-1所示，每一个电子开关S i 所接的电阻R i 等于2n-1-i R （i=0～n-1），即与二进制数的位权相似，R 0=2n-1R ，R n-1=R 。
对应二进制位D i =1时，电子开关S i 合上，R i 上流过的电流 I i =V REF /R i 。
令V REF /2n-1R=I REF ，则有 I i =2i I REF ，即R i 上流过对应二进位权倍的基准电流，R i 称为权电阻。
权电阻网络中的电阻从R 到2n-1R 成倍增大，位数越多阻值越大，很难保证精度。
图8-1 权电阻D/A 变换器ⅱ、R-2R 电阻变换网络R-2R 电阻网络中串联臂上的电阻为R ，並联臂上的电阻为2R ，如图8-2所示。
从每个並联臂2R 电阻往后看，电阻都为2R ，所以流过每个与电子开关S i 相连的2R 电阻的电流I i 是前级电流I i+1的一半。
因此， I i =2i I 0=2i I REF /2n ，即与二进制i 位权成正比。
数电-AD-DA转换PPT
111 110 101 100 011 010 001 000
二进制 代码
7△=7/8V 6△=6/8V 5△=5/8V 4△=4/8V 3△=3/8V 2△=2/8V 1△=1 7△=14/15V 110 6△=12/15V 101 5△=10/15V 100 4△=8/15V 011 3△=6/15V 010 2△=4/15V 001 1△=2/15V 000 0△=0V
输入为二进制码，输出为模拟电压
0111
输出电压与输入旳二进制码旳值成正比
1000
n位二进制数dn-1dn-2…d0旳大小
n1
Dn dn1 2n1 dn2 2n2 ... d0 20 di 2i i0 n1
vO k di 2i i0
1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
S0 S1 S2 S3 VREF（-） I/16 I/8 I/4 I/2
VV+
+A
vO
注意：
该电路参照电压为负值， 电流从运放负极流出
恒流源旳实现：三极管集电极电流。
详细电路
LSB
MSB
RF
d3 d2 d1 d0 iO
I REF
VREF RR
S3 S2 S1 S0
+A2
vO
VREF RR
++A1
ADC
并联比较型
直接转换
计数比较型
ADC
反馈比较型 逐次比较型
间接转换 双积分型
ADC V-F变换型
按输出 方式
并行输出型 串行输出型
9.2 D/A转换器
D3D2D1D0 0000
数模转换电路输入输出旳关系
单片机： AD、DA转换接口技术
Single-Chip microcomputer
A/D、D/A转换接口技术
// 外部中断服务程序，设置输出信号状态标识，每按下一次键，状态标志加1 void Int0 () interrupt 1 { k++; t= 0; if(k = = 4) k=0; return; }
Single-Chip microcomputer
Single-Chip microcomputer
A/D、D/A转换接口技术
else if(k = = 3) // 发送三角波信号 { P1 = 0x08; // 三角波指示灯亮 if( t = = 0) i=0; // 设置上升标志 else if ( t = = 0xff) i =1; if ( i= =0) // 数据递增 { P3_6 = 1; P0 = t++; P3_6 = 0; Delay(1); } if(i= =1) { P3_6 = 1; P0 = t--; P3_6 = 0; Delay(1); } } } } // 数据递减
A/D、D/A转换接口技术
1 A/D、D/A转换
单片机应用系统有很多场合是用于信号的检测和对外部设计进 行控制，在很多时候是需要对模拟量进行采集，或者处理，这 些模拟量涉及温度、速度、压力、电流、电压等量。由于单片 机以及计算机的强大计算处理能力，可以将这些模拟量采集到 单片机或者计算机中进行处理。
任务分析及方案的制定
信号的产生可以通过D/A转换器DAC0832来实现，通过单片机向DAC0832 发送不同的数据，就可以使DAC0832输出相对应的模拟量信号，从而得到 期望得到的波形。 方波信号的产生 锯齿波的产生 三角波的产生
Single-Chip microcomputer
数电-第七章DA转换器和AD转换器
二、R-2R 网络型D/A转换器
IREF 2/ RIREF R
R
R
UREF
2/ IR2EFR
2R
2R
2R
2R 2R
Sn-1
Sn-2
Si
S1
S0
Rf
1
01
01
01
01
0
虚i 地
uO
Dn-1
Dn-2
Di
D1
D0
对地电
阻为2R
IRE值Fi，U 从R与RE而I权F2 R 克电n服阻E u o 了n i网F 0 权1 络 D 电相ii阻比R f 2网 ，i, 络R-U 阻2R2 R 值电nR 多阻R E D i、f网 n F i阻 络 0 (1 值0 中D ,差i只1 2 别)有i,大R、的2缺RD i点两 。( 种0 阻,1 )
第一节 D/A和A/D转换的基本原理
四、 A/D转换的基本原理
A/D转换的过程，是一个将模拟信号变换为数字信号 的编码过程。 数字D永远不能精确地表
若模拟参示一被个考测最量物小为体 砝R质 码，m量m则minx的输，精而出度只数去能字逼以量D和输入模拟量A之 间的关系为近D。≈ A/R
R（UREF）
0 FF4 Q4
1103/14UREF＜uI ≤ 5/14UREF
R8
uI
01 011假是0 定在0 被(01/转70)U换0 R的EF时模的拟0 1值输0。
110001101乎1是0 参由同uuuuIIII考(（(模0于时电11例在间(化//最拟压117各的：/4)的误(1U其初电1)4个，U入变表求当/R值差)1中和压ERU4电化模输比所FE和不)R1，6最从F3UE压。拟出。段4较以(会U FR另末01R E，取输u的因间到/DD超01F7E 器并外I）21，触的器在)F 因入3数此隔UU过u位两为的行(R发同组0IR此u字，为3 E(～E二段由I/1F工比1器步。的F1，5量输整/最U414进间7U 组寄数)4作较最。R入个个R U多)制E隔E成存字RFU大D过型F 相范E，数R输F量E之程差A围代F出。/内几D。
AD转换器与DA转换器
课题12：A/D转换器与D/A转换器课型：讲授教学目的：1、理解D/A转换器的概念和技术参数2、掌握D/A转换器输入和输出电压的关系3、理解A/D转换的一般步骤4、掌握A/D转换器的技术参数教学重点：掌握D/A转换器的技术参数，输入和输出电压的关系，掌握A/D转换器的技术参数教学难点：掌握D/A转换器的技术参数掌握A/D转换器的技术参数复习、提问：555定时器的应用有哪些？教学导入：在电子技术中，模拟量与数字量之间的相互转换很重要。
如自动控制、自动检测、遥控、通信等系统中广泛使用数字电路来处理模拟信号。
要使数字电路能处理模拟信号，必须有能将模拟信号转换成数字信号的转换器（Analog to Digital Converter），简称A/D转换器。
有时还要把经处理后的数字信号转换成模拟信号，这就需要将数字信号转换成模拟信号的转换器（Analog to Digital Converter），简称D/A转换器。
一、D/A转换器1、D/A转换器的分类：有权电阻网络、T形电阻网络、倒T形电阻网络等几种。
2、D/A转换器的功能：无论何种形式的D/A转换器，都是把输入的数字量转换成与之成比例的模拟量。
倒T形电阻网络D/A转换器是目前D/A转换器中速度最快的一种，也是用得最多的一种。
下面以倒T形电阻网为例说明D/A转换器。
3、D/A转换器的组成：(1)倒T形电阻网络D/A转换器它由即倒T电阻网络、模拟开关、求和放大器及基准电源组成。
(2)输出模拟电压U0值与输入二进制值D为成正比的关系，从而能实现了D/A转换。
U0=-U R(D n-12n-1 + D n-22n-2+---+ D12+ D020)/2nU0为输出电压D为输入二进制值U R或（U REF）为基准电压4、D/A转换器的主要技术指标（1）．分辨率DAC分辨率是指最小输出电压与最大输出电压之比。
分辨率与DAC的位数有关，位数越高，分辨率值越小，分辨能力越高。
最新-模拟量输入输出单元AD转换DA转换-PPT文档资料
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4．2轴定位单元FX-20GM
FX-20GM是一个能独立进行2轴定位控制的装置。
它不仅备有定位控制语言、编程控制语言，还有可进
行数据处理的功能指令，因此可独立进行更高级的定 位控制。
Date: 2019/4/14
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Date: 2019/4/14
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Date: 2019/4/14
1、在实现位置控制的时候，可充分利用PLC系统的 硬件和软件资源。更便于在柔性制造系统（ FMS）、计 算机集成制造系统（CIMS）或工厂自动化（FA）系统中 大量应用位置控制。 2、用户可根据自身要求灵活配置系统，既降低成本， 又能因地制宜。 3、可靠性高，维护方便。
Date: 2019/4/14
接口
Hale Waihona Puke 速度反馈 PLGDate: 2019/4/14
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作业布置： 练习册：
Date: 2019/4/14
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Date: 2019/4/14
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Date: 2019/4/14
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Date: 2019/4/14
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◇
D/A转换（D/A、AO）的作用
调节阀 变频器 ……
执行器控制信号 4～20mA 0～10mA 1～5VDC 0～10VDC ……
数模转换 (D/A、AO)
数字信号 0～4095 0～1023 ……
端口 (地址)
（2）实现运动控制和顺控一体化的A73CPU模块 A73CPU是A系列PLC中一种专门用于运动控制的CPU。 以A73CPU为核心的三菱多轴定位系统，将伺服控制功能 和顺控、逻辑控制等功能以最佳方式结合在一起，以适 应工厂自动化所必须满足的多品种、小批量生产的要求， 达到生产的高度灵活性和可靠性的统一。
微机原理与嵌入式接口技术DA与AD转换技术
特点
嵌入式系统具有软件硬裁剪、高可靠性、实时性、专业性、隐秘性等特点。
嵌入式系统的定义与特点
嵌入式系统的应用领域
嵌入式系统在工业生产中有着广泛的应用，如自动化生产线、数控机床等。
工业控制
嵌入式系统可以实现智能家居的各项功能，如智能照明、智能安防等。
智能家居
嵌入式系统可以用在智能交通领域，如电子车牌、智能交通信号灯等。
DA转换器的原理与特点
根据不同的转换原理和用途，DA转换器可分为权电阻型、R-2R型、电流型和电压型等几种类型。
DA转换器分类
在选择DA转换器时，需要根据实际应用场景和具体需求进行选型，如接口类型、精度、速度、分辨率、功耗等参数。
DA转换器选型
DA转换器的分类与选型
在音频系统中，DA转换器常用于数字音频信号的解码和放大，输出模拟音频信号。
第四代微机
第四代微机采用了奔腾系列处理器，代表机型有Intel Pentium。
第二代微机
第二代微机采用了16位或32位微处理器作为核心部件，代表机型有Intel 8086和Motorola MC68000。
微机的发展历程
微机的应用领域
微机可以广泛应用于数据处理领域，如企业管理、办公自动化等。
数据处理
DA转换器的应用实例
音频系统
在控制系统中，DA转换器可以将数字控制信号转换为模拟信号，对被控对象进行控制。
控制系统
在数据采集系统中，DA转换器可以将计算机输出的数字信号转换为模拟信号，对信号进行调理和处理。
数据采集
AD转换技术
04
逐次逼近型AD转换器
通过逐次比较，从高位到低位逼近的方式实现模拟信号到数字信号的转换，具有精度高、稳定性好等特点。
嵌入式系统具有软件硬裁剪、高可靠性、实时性、专业性、隐秘性等特点。
嵌入式系统的定义与特点
嵌入式系统的应用领域
嵌入式系统在工业生产中有着广泛的应用，如自动化生产线、数控机床等。
工业控制
嵌入式系统可以实现智能家居的各项功能，如智能照明、智能安防等。
智能家居
嵌入式系统可以用在智能交通领域，如电子车牌、智能交通信号灯等。
DA转换器的原理与特点
根据不同的转换原理和用途，DA转换器可分为权电阻型、R-2R型、电流型和电压型等几种类型。
DA转换器分类
在选择DA转换器时，需要根据实际应用场景和具体需求进行选型，如接口类型、精度、速度、分辨率、功耗等参数。
DA转换器选型
DA转换器的分类与选型
在音频系统中，DA转换器常用于数字音频信号的解码和放大，输出模拟音频信号。
第四代微机
第四代微机采用了奔腾系列处理器，代表机型有Intel Pentium。
第二代微机
第二代微机采用了16位或32位微处理器作为核心部件，代表机型有Intel 8086和Motorola MC68000。
微机的发展历程
微机的应用领域
微机可以广泛应用于数据处理领域，如企业管理、办公自动化等。
数据处理
DA转换器的应用实例
音频系统
在控制系统中，DA转换器可以将数字控制信号转换为模拟信号，对被控对象进行控制。
控制系统
在数据采集系统中，DA转换器可以将计算机输出的数字信号转换为模拟信号，对信号进行调理和处理。
数据采集
AD转换技术
04
逐次逼近型AD转换器
通过逐次比较，从高位到低位逼近的方式实现模拟信号到数字信号的转换，具有精度高、稳定性好等特点。
AD DA转换PPT
30-Aug-11
18
2、逐次比较型A/D转换器
（1）逐次比较型A/D转换器由控制电路、数码寄存器、 逐次比较型A/D转换器由控制电路、数码寄存器、 A/D转换器由控制电路 D/A转换器和电压比较器组成。 D/A转换器和电压比较器组成。 转换器和电压比较器组成
30-Aug-11
当 R
F
= 3 R 时： I 2
REF n −1
vo = −
30-Aug-11
R
∑
n −1 i= 0
Di × 2
i
31
DAC芯片的选择 芯片的选择
1.输入数字量的特征 2.负载特性 3.参考电源的特性 4.动态特性 5.接口特性 6.工作条件、环境条件
30-Aug-11
30-Aug-11
26
D/A转换技术主要类型 三、D/A转换技术主要类型 1.权电阻网络DAC
当RF = R / 2时： VREF n−1 vo = − n ∑Di × 2i 2 i=0
特点：电阻取值太多。
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2.T型电阻网络 2.T型电阻网络DAC 型电阻网络DAC
，表明实际输出的数字量和理
论输出的数字量之间的误差小于最低有效位 的一半。
30-Aug-11
11
3、转换速度
ADC的转换速度主要取决于转换电路的类。 一个八位的计较器： 并联比较型 50ns之内 逐次比较型 在10~100us之间 双积分型 在数十到数百ms之间。
30-Aug-11
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3.倒 型电阻网络DAC 3.倒T型电阻网络DAC
特点：开关 的接触电阻 影响转换精 度。
《AD转换和DA转换》PPT课件
h9章 A/D转换与D/A转换
41
3位逐次渐近型A/D转换器的电路框图
h9章 A/D转换与D/A转换
42
➢ 3个同步RS触发器FA、FB、FC作为寄存器 ➢ F1～F5构成的环形计数器作为顺序脉冲发生器 ➢ 控制电路由门电路组成。
h9章 A/D转换与D/A转换
43
➢ 设参考电压VR=-5V，则对应不同输入DAC的输出 为：
➢ 组成：寄存器、D/A转换器、电压比较器、顺序 脉冲发生器及相应的控制电路。
h9章 A/D转换与D/A转换
39
h9章 A/D转换与D/A转换
40
➢ 转换开始前将寄存器清零 ➢ 转换时，逐位改变寄存器的数字代码 ➢ 将此代码经D/A转换器转换成模拟电压vO ➢ vO与输入电压vI进行比较,以判断此数字位是否保留 ➢ 逐位比较下去，直到最低位为止。
9
2. 模拟开关
➢ 模拟开关又称为模拟电子开关。 ➢ 在D/A转换器中使用的模拟开关受输入数字信号
的控制。 ➢ 模拟开关分为CMOS型和双极型两类。 ➢ CMOS型模拟开关转换速度较低，转换时间较
长，但其功耗低 。
h9章 A/D转换与D/A转换
10
5G7520D/A转换器采用的CMOS型模拟开关
voV2RE nFD 25 3D
vo 2534V2.5V
vo 253 6V3.75V
vo 25 35V3.125V
h9章 A/D转换与D/A转换
44
➢ 设待转换的模拟电压vI=3.2V。工作前先将寄存器 清零，同时将环形计数器置成F1F2F3F4F5=00001。
h9章 A/D转换与D/A转换
➢ 按工作原理可以分成直接A/D转换器和间接A/D 转换器两大类。
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并在A/D转换期间保持不变
现场信号
计算机
n
传感器
放大器
低通滤波
控制信号
模拟信号
受控对象
放大驱动电路
D/A转换器
数字信号
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中北大学《微机原理及接口技术》
10
7.5.3数/模（D/A）变换器
模拟量
DAC 数字/模拟转换器
数字量
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D/A转换的基本原理
模拟量转换为数字量
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模拟量输出通道
D/A变换器（D/A Converter）
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，电流
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9
模拟信号
…
现场信号 1
现场信号 2
➢将 并➢把 的 ➢用 以 ➢把 周传传感感传放低多采各 转传 量 于 增 多 期器器感样通路大种换感程降加个性器滤开保器现成器范低信现地放放大大波关持场电输围噪噪场采器器器器的信出声比信样物 号的 号 连、低低理（通通信 分 续滤滤滤量模号 时 信去波波 测拟放 地 号高电量多路开关大 接，频压出到 通干或来到A扰采D样电， A保C/持流D所器转）需数换字A器信/D微号转型换器
第7章 输入输出接口
主要内容：
7.1 I/O接口基础和传送方式 7.2 中断技术 7.3 定时器/计数器(8253/8254) 7.4 并行口8255A 7.5 A/D和D/A转换 学时分配： 18学时
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中北大学《微机原理及接口技术》
1
第五节
A/D和D/A转换
mov ax,12h call display Jmp 1234h
输入通道
工
传
感
业
器
生
物理量
产
变换
过
执行
程
机构
放大 滤波
多路转换
& 采样保持
A/D 转换
信号
信号
处理
变换
输出通道
放大 驱动
D/A 转换
输入 接口
10101100 微 型
计
I/O
接口
算
输出 接口
机 00101101
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模拟电路的任务 中北大学《微机原理模及拟接接口口技电术路》的任务
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模拟量输入通道
模拟量输入
模拟量输出
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(数据采集) 中北大学《微机原理及接口(技过术程》控制)
5
模拟量与数字量
模拟量——连续变化的物理量
DAC 数字/模拟转换器
模拟/数字转换器 ADC
数字量——时间和数值上都离散的量
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中北大学《微机原理及接口技术》
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7.5.2模拟量I/O通道的组成
1. DAC0832的数字接口
8位数字输入端 DI0～DI7（DI0为最低位）
输入寄存器（第1级锁存）的控制端 ILE、CS*、WR1*
DAC寄存器（第2级锁存）的控制端 XFER*、WR2*
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中北大学《微机原理及接口技术》
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直通锁存器的工作方式
两级缓冲寄存器都是直通锁存器 LE＝1，直通（输出等于输入） LE＝0，锁存（输出保持不变）
传感器（Transducer）
非电量→电压、电流
变送器（Transformer）
转换成标准的电信号
信号处理（Signal Processing）
放大、整形、滤波
多路转换开关（Multiplexer）
多选一
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）
DAC0832内部结构
输入 D0 数据 D7
8位 4～ 7 输入 13 ～16 寄存
器
8位 DAC 寄存 器
ILE 19
LE1 ＆
LE2
CS 1 WR1 2 WR2 18
XFER 17
≥1
≥1
DAC0832框图
8位 D/A 转换 器
Rfb
8 12
VREF IOUT2
11
IOUT1
9 Rfb
3 AGND(模拟地) 20 VCC(+5V或+15V） 10 DGND（数字地）
DI0～DI7
输入
DAC
D/A
寄
寄
转
存
存
换
器
器
器
Iout1
LE1
LE2 DAC0832
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中北大学《微机原理及接口技术》
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DAC0832的工作方式：直通方式
LE1＝LE2＝1 输入的数字数据直接进入D/A转换器
DI0～DI7
输入
DAC
D/A
寄
寄
转
存
存
换
器
器
器
Iout1
LE1
LE2 DAC0832
数字量 → 按权相加 → 模拟量
1101B ＝ 1×23＋1×22＋0×21＋1×20
＝ 13
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典型D/A转换器
DAC0832
特性： 8位电流输出型 D/A转换器 T型电阻网络 差动输出
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中北大学《微机原理及接口技术》
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中北大学《微机原理及接口技术》
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7.5.1 概述
模拟量I/O接口的作用： 实际工业生产环境——连续变化的模拟量
例如：电压、电流、压力、温度、位移、流量
计算机内部——离散的数字量
二进制数、十进制数
工业生产过程的闭环控制
传感器
模拟量
数字量
A/D
计算机
数字量 D/A 模拟量 执行元件
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中北大学《微机原理及接口技术》
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DAC0832内部结构
DI0～DI7
输入
DAC
D/A
寄
寄
转
存
存
换
器
器
器
LE1
LE2
ILE
CS
WR1 WR2
XFER
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DAC0832
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VREF Rfb Iout1 Iout2 AGND
Vcc DGND
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中北大学《微机原理及接口技术》
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DAC0832的工作方式：单缓冲方式
LE1＝1，或者LE2＝1 两个寄存器之一始终处于直通状态 另一个寄存器处于受控状态（缓冲状态）
DI0～DI7
输入Leabharlann DACD/A寄
寄
转
存
存
换
器
器
器
Iout1
LE1
LE2 DAC0832
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7.5 A/D和D/A转换
主要内容
模拟量输入输出通道的组成 D/A转换器
原理及连接使用方法
A/D转换器
原理及连接使用方法
数据采集 A/D、D/A接口设计要点
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中北大学《微机原理及接口技术》
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7.5 A/D和D/A转换
主要内容：
7.5.1 概述 7.5.2 8253编程 7.5.3 8253在IBM PC系列机上的应用 7.5.4 8253在扩充定时计数器的应用 学时分配： 2学时