第九章 数模转换

线性度
数 模 转 换 器
DAC
通常用非线性误差的大小表示DAC的线性 度。在D/A转换时，若数据连续转换，则 输出的模拟量应该是线性的。即在理想 情况下，DAC的转换特性应是线性的，实 际转换中，把理想的输入／输出特性的 偏差与满刻度输入之比的百分数，称为 非线性误差。
输出电平
不同型号的D/A转换器件的输出电平相差 较大。一般为5V～10V，有的高压输出型 的输出电平则高达24V～30V。
ADC0809的内部结构
ADC 0809
芯 片
ADC0809芯片是CMOS型单片双列直插式 模／数转换器件，采用逐次逼近式转 换方式，可对8路模拟电压分时进行转 换。
ADC0809的内部结构
ADC 0809
芯 片
片内集成有具有锁存功能的8路模拟开 关，可对8路0～5V的输入模拟电压信 号分时进行转换 片内具有多路开关的地址译码和锁存电 路、比较器256R电阻T型网络、树状电 子开关、逐次逼近寄存器SAR、控制与 时序电路等。 输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接连 到微处理器的数据总线上。
D/A转换原理
数 模 转 换 器
DAC
D/A转换器的作用是把二进制数字量转换 成相应的模拟量。
8位D/A转换器－DAC0832芯片
数 模 转 换 器
DAC
1、DAC0832的内部结构
DAC0832是一个8位的数/模转换芯片，内部由8 位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电 路及转换控制电路构成。D/A转换器为T型转换 网络，其内部结构图如图所示 。
第九章 数/模和模/数转换
主 要 内 容
A/D转换的工作原理 D/A转换的工作原理 D/A转换器DAC0832及其接口设计 A/D转换器ADC0809及其接口设计
DAC的性能指标
数 模 转 换 器
DAC

分辨率 DAC所能分辨的最小电压增量。它反映了 DAC对微小输入量变化的敏感性。分辨率 的高低通常用二进制输入量的位数来表 示，例如分辨率是8位、10位、12位等。 有时，也用最小输出电压与最大输出电 压之比的百分数来表示。对于一个n位 DAC，其分辨率为：1/2n-1。
转换精度
数 模 转 换 器
ห้องสมุดไป่ตู้DAC
用最大的静态转换误差的形式表示，这 个转换误差应包括非线性误差、比例系 数误差以及漂移误差等综合误差，它反 映了实际输出电压与理论输出电压之间 的接近程度。
转换时间
DAC的输入数字量有满刻度值的变化时， 其输出模拟信号电压达到满刻度值 1/2LSB（最低有效位）时所需要的时间 。
ADC 0809
芯 片
ADC0809芯片的A/D转换过程和时序
ADC 0809
芯 片
ADC 0809
芯 片
ADC0809与PC总线的接口 需要考虑如下几方面 ①模拟信号输入 ②数据线的连接 ③启动转换信号的连接 ④状态信号EOC端的连接
ADC0809与PC总线的连接举例
ADC 0809
芯 片
ADC0809的性能指标
1）分辨率为8位。 2）最大不可调误差上±1LSB。 3）单电源＋5V。 4）可锁存三态输出，输出与TTL电平兼容。 5）当用＋5V电源供电时，模拟输入电压范围为 0～5V。 6）温度范围－40～＋85℃。 7）功耗为15mw。 8）转换速度取决于芯片的时钟频率，其时钟频 率范围为10kHz～1280KHZ，若CLK＝500kHZ， 转换速度为128μs。
数 模 转 换 器
DAC
2、DAC0832的引脚功能
数 模 转 换 器
DAC
3、DAC0832的特性参数 分辨率为8位； 可采用双缓冲、单缓冲或直通三种工作 方式； 电流稳定时间为1μs； 只需在满量程下调整其线性度； 所有引脚逻辑电平与TTL兼容； ＋ 5 V ～ ＋15V 单 一 电 源 供 电 ， 功 耗 为 200mw。
ADC的主要性能指标 分辨率
模 数 转 换 器
ADC
ADC的分辨率是输出数字量变化一个相邻 数码所需模拟电压的变化量，定义为满刻 度电压与2n之比值，其中n为ADC的位数。
精度
ADC的精度分为绝对精度和相对精度两种。
转换速率和转换时间 电源灵敏度
用模拟输入值的百分数来表示。
ADC的工作原理
5、DAC0832的输出方式 双极性输出
数 模 转 换 器
DAC
双极性输出是在单极性输出的基础上，加一级 电压放大器来实现单极性到双极性的变换，其 原理电路如图所示。
6、DAC0832与PC总线的连接
数 模 转 换 器
DAC
将 CS 和 WR1 接地，使8位输入寄存器处于直通 状态，控制使DAC0832工作在单缓冲工作方式。 当执行OUT指令时，使 XFER 和 CS 有效，CPU输 出的数据通过输入寄存器装入DAC寄存器锁存， 并进行D/A转换。
DAC
这种工作方式是将 CS 、 2 WR1 以及 XFER WR、 引脚都直接接地，ILE接高电平，芯片就 处于直通状态。输入数据就直接送入D/A 转换器进行电流转换。
XFER
5、DAC0832的输出方式 单极性输出
数 模 转 换 器
DAC
DAC0832的电流输出端Iout1接至运算放大器的反相 输入端，所以输出电压Vout与参考电压VREF反相。
数 模 转 换 器
DAC
4、DAC0832的工作方式 双缓冲方式 双缓冲工作方式对输入寄存器和DAC寄存 器分别进行控制。
4、DAC0832的工作方式
单缓冲方式
数 模 转 换 器
DAC
在这种工作方式下，使两个寄存器中的 任一个处于直通状态。
4、DAC0832的工作方式
直通方式
数 模 转 换 器
模 数 转 换 器
ADC
常用方法有：计数法；逐次逼近法；双积分法
计数法
ADC的工作原理
模 数 转 换 器
ADC
逐次逼近法
逐次逼近的方法ADC的内部主要由逐次逼 近寄存器SAR、D／A转换器、电压比较器 和一些时序控制逻辑电路等组成。
模 数 转 换 器
ADC
其工作原理非常类似于用天平称重。在转 换开始前，先将SAR寄存器各位清零，然 后设其最高位为1（对8位来讲，即为 10000000B）―就像天平称重时先放上一 个最重的砝码一样，SAR中的数字量经 D/A转换器转换为相应的模拟电压VC，并 与模拟输入电压VX进行比较，若VX≥VC， 则SAR寄存器中最高位的1保留，否则就 将最高位清零一若砝码比物体轻就要保 留此砝码，否则去掉此砝码。然后再使 次高位置1，进行相同的过程直到SAR的 所有位都被确定。转换过程结束后，SAR 寄存器中的二进制码就是ADC的输出。