第十章 AD接口

△T 为转换时间,由电路 性能指标决定,有快有慢 使用时要考虑这个参数。 在控制系统中T也称为 采样保持时间，下一个输出 时间没到就一直保持上次的 采样值。
t
10-4 D/A转换器输出信号的特点与转换时间的关系,
图中时间坐标的最小分度ΔT是相邻的两次输出数据的时间 间隔， 模拟量坐标的最小分度是1 LSB。但如果D/A转换 器的分辨率较高，ΔT很短，那么这条曲线的台阶就很密， 基本上就是连续的。
I2 _
RF VOUT
I11
I12
20R 21 R
I17 I18
26R 27R
I3
+
VR:基准电压 Q0 Q1 Q6 Q7
数字量的每一位都对应一个模拟开关(Qi)。当某位为1时， 与其相对应的模拟开关接通，参考电压通过权电阻网络， 在输出端产生与该位二进制数相对应的权值电流。当有多 位为1时，其相应的各位权值电流经反馈电阻求和产生输出 电压，从而实现数模转换。 接通的开关越多 ( 数字量越大 ), 输出电流越大 , 得到的 输出电压越大。
图10-6 DAC0832的引线图
输入 D0 数据 D7
19
8位 输入 寄存器 +
8位 DAC 寄存器
8位 D/A 变换网络 Rfb
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8 VREF 12 I OUT2 11 I OUT1 9 3 Rfb AGND (模拟地) VCC(+5V 或+15V) DGND (数字地)
LE1
LE2
ILE
1 CS 2 WR1 18 WR2 XFER 17
常用D/A转换器的性能指标：
(1)分辨率
分辨率表示 D/A变换器的1个LSB(最低有效位 )输入 使输出变化的程度，通常D/A转换器输入用二进制位数 来描述，如 8 位、 10 位、 12 位等。对于一个分辨率为 n 位的 D/A 变换器来说，当 D/A 变换器输入变化 1LSB 时， 其输出将变化满刻度值的2-n。 (2)精度 精度表示由于 D/A变换器的引入，使其输出和输入 之间产生的误差。理想的 D/A 转换器特性如图 10-5 所 示,为线性直线。
输出模拟信号特点: 由于数字量不是连续的，其转换后的模拟量自然就不 是平滑连续的。同时由于计算机每次输出数据和 D/A 转换器进行转换需要一定的时间，因此D/A转换器输 出的模拟量随时间的变化曲线不是连续的，而呈阶梯 状,如图 10-4 所示。
VOUT
68H 32H 03H 02H 01H
T1 T2T3T4
模拟量
0 00 0 01 0 10 0 11 1 00 1 01 1 10 1 11 数字量
图 10– 5 理想的D/A转换特性
(3) 转换时间：当 D/A 转换器的输入数据发生变 化后，输出模拟量达到稳定数值，即进入规定的精度 范围内所需要的时间。 (4)动态范围 所谓动态范围，就是 D/A 转换电路的最大和最小的 电压输出值范围。 D/A 转换电路后接的控制对象不同， 其要求也有所不同。
10.2 典型的D/A接口电路DAC0832 (1)引线及其功能
D/A接口电路DAC0832的引线及内部结构简图如图 10-6和10-7所示。
CS WR1 AGND D3 D2 D1 D0 VREF Rf b DGND 1 20 2 19 3 18 4 17 5 DAC 08 3 2 1 6 6 15 7 14 8 13 9 12 10 11 VCC ILE WR2 XFER D4 D5 D6 D7 IO UT2 IO UT1
8位 输入 寄存器 +
8位 DAC 寄存器
8位 D/A 变换网络 Rfb
8 VREF 12 I OUT2 11 I OUT1 9 3 Rfb AGND (模拟地) VCC(+5V 或+15V) DGND (数字地)
D/A转换的基本知识
D/A 转换的基本原理是用电阻解码网络，将 N 位数字量 逐位转换成模拟量并求和，从而实现将 N 位数字量转化为模 拟量。 图 10 - 3 所示为微机系统中的D/A转换环节。对于一 个8位D/A转换器来说，假设输出为单极性模拟量电压，满量 程值为5 V，在理论上其数字量与模拟量之间的对应关系如表 10 - 1 所示。
N 微机 数字量
D/A 转换器
模拟量
图 10 – 3 微机系统中的D/A转换环节
8位A/D转换器数字量与模拟量之间的转换关系
表10-1 数字量 模拟量
0000 0000
0000 0001 ………… 0111 1111 1000 0000 ………… 1111 1111
0.0000
0.0195 …….. 2.4805 2.5000 ……. 4.9805
参考电源(VREF ) D0 D1 数字量输入 权 电 阻 网 络
模 拟 开 关
缓 冲 电 路
VO UT 模拟电压输出
…
Dn -1
图10-1 典型D/A变换器芯片的组成框图
…
I2 I1 I11 I12 20R 21R I17 I18 26R 27R I3 _
RF VOUT
+
VR:基准电压 Q0 Q1 Q6 Q7
图10-2 电子开关与电阻网络电路原理图
流向I1的电流为:I11+I12+…..+I18 I1=Q0VR/R+Q1VR/21R+…..Q7VR/27R Qi=0或1(图中的Q) I1≈I2 (虚地) 输出电压值: VOUT= - I2RF=-(RF/R)VR ∑Qi(1/2i)
电子网络的工作原理: I1
第十章
数/模（D/A）与模/数（A/D）转换器
本章学习的重点: 1)基本（D/A）与（A/D）接口的工作原理 2)掌握0809和0832的基本功能 3)掌握0809和0832的硬软件设计方法
10.1
A/D及D/A变换器接口
1.数字到模拟(D/A)变换器 1) D/A变换器的基本原理及技术指标 典型的D/A变换器芯片通常由模拟开关、权电 阻网络、缓冲电路等组成，其框图如图10-1所示。
& & 图10-7 DAC0832内部结构图
20 10
D0～D7：8条输入数据线； ILE：输入寄存器选通命令，它与 CS 、WR1 配合使输入寄存 器的输出随输入变化； ILE=1： CS =0, WR1 =0 时LE1=1,数据线上的数据被锁存到输 入寄存器后不在变化。
输入 D0 数据 D7
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