《數(shù)模轉(zhuǎn)換器DA》ppt課件

1、 微機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)微機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)第第8章章 模擬接口模擬接口8.1 模擬接口概述模擬接口概述8.2 數(shù)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模轉(zhuǎn)換器DAC0832及其接口及其接口8.3 模模/數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809及其接口及其接口一、模擬量一、模擬量1 1、定義：、定義： 自然界中在時(shí)間和數(shù)值上都延續(xù)變化的自然界中在時(shí)間和數(shù)值上都延續(xù)變化的物理量，稱為模擬量。物理量，稱為模擬量。 如：延續(xù)變化的溫度、速度、流量、壓力、如：延續(xù)變化的溫度、速度、流量、壓力、 時(shí)間、電壓、電流等等。時(shí)間、電壓、電流等等。 延續(xù)變化：只需量具精度足夠，其丈量值延續(xù)變化：只需量具精度足夠，其丈量值 是無窮小數(shù)。如丈量時(shí)間。是無窮小數(shù)

2、。如丈量時(shí)間。2 2、分類：、分類： 電學(xué)模擬量：電壓、電流電學(xué)模擬量：電壓、電流 非電學(xué)模擬量：電壓、電流之外的溫度等等非電學(xué)模擬量：電壓、電流之外的溫度等等非電學(xué)模擬量非電學(xué)模擬量 電學(xué)模擬量電學(xué)模擬量執(zhí)行電路執(zhí)行電路傳感器傳感器v8.1 模擬接口概述模擬接口概述3 3、模擬量轉(zhuǎn)換、模擬量轉(zhuǎn)換二、二、 模擬接口模擬接口1、定義、定義: 實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間相互轉(zhuǎn)換的部件。實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間相互轉(zhuǎn)換的部件。2、分類：、分類： A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器:將模擬電壓將模擬電壓(電流電流)數(shù)字化的器件。數(shù)字化的器件。 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器:將數(shù)字電壓將數(shù)字電壓(電流電流)模擬化的器件。模擬化的器件。

3、3、實(shí)踐的微機(jī)控制系統(tǒng)、實(shí)踐的微機(jī)控制系統(tǒng) 量程放大器把微弱的傳感器信號量程放大器把微弱的傳感器信號( (通常為毫伏或微伏級通常為毫伏或微伏級) )放大到放大到 A/D A/D轉(zhuǎn)換器所需的量程范圍。轉(zhuǎn)換器所需的量程范圍。低通濾波器用來降低噪聲低通濾波器用來降低噪聲, ,濾去不用要的干擾濾去不用要的干擾, ,以添加信噪比。以添加信噪比。多路開關(guān)可以使多個(gè)模擬信號共用一個(gè)多路開關(guān)可以使多個(gè)模擬信號共用一個(gè)A/DA/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。三、采樣三、采樣- -堅(jiān)持電路堅(jiān)持電路1 1采樣跟蹤：在采樣脈沖期間應(yīng)盡能夠快地接受輸入信號，采樣跟蹤：在采樣脈沖期間應(yīng)盡能夠快地接受輸入信號，使輸出和輸入信號相一致。

4、使輸出和輸入信號相一致。2 2堅(jiān)持：把采樣終了瞬間的輸入信號堅(jiān)持下來，使輸出和堅(jiān)持：把采樣終了瞬間的輸入信號堅(jiān)持下來，使輸出和堅(jiān)持的信號一致。堅(jiān)持的信號一致。1 1、作用、作用: :在時(shí)間延續(xù)變化的輸入模擬量在時(shí)間延續(xù)變化的輸入模擬量, , 轉(zhuǎn)換成時(shí)間上離散、轉(zhuǎn)換成時(shí)間上離散、且與輸入信號完全一致的輸出信號，以便給且與輸入信號完全一致的輸出信號，以便給A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換。2 2、電路、電路四、四、A/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 采樣后數(shù)值上的模擬信號，成為數(shù)值上的數(shù)字信采樣后數(shù)值上的模擬信號，成為數(shù)值上的數(shù)字信號的過程稱為量化。號的過程稱為量化。 A/D A/D轉(zhuǎn)換就是對采樣后轉(zhuǎn)換就是對

5、采樣后的信號，數(shù)值上量化的過程。的信號，數(shù)值上量化的過程。 D/A D/A轉(zhuǎn)換把數(shù)字量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的過程。成模擬量的過程。一、根本原理二、技術(shù)目的三、DAC0832轉(zhuǎn)換器四、 DAC0832運(yùn)用例v8.2 數(shù)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模轉(zhuǎn)換器DAC0832及其接口及其接口數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸入輸入存放器存放器電子電子開關(guān)開關(guān)T型型網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)基準(zhǔn)電壓電壓數(shù)字量數(shù)字量輸入輸入模擬電模擬電壓輸出壓輸出芯片內(nèi)芯片內(nèi)2 2、轉(zhuǎn)換原理：用輸入數(shù)字量的各位，經(jīng)過電子開關(guān)去控、轉(zhuǎn)換原理：用輸入數(shù)字量的各位，經(jīng)過電子開關(guān)去控 制制T T型網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)位的開與關(guān)，經(jīng)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)輸入型網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)位的開與關(guān)，經(jīng)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)輸

6、入 數(shù)字量各位的按權(quán)相加，輸出與輸入數(shù)字量相應(yīng)的模數(shù)字量各位的按權(quán)相加，輸出與輸入數(shù)字量相應(yīng)的模 擬電壓。擬電壓。一、一、 D/A D/A轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理1 1、 D/A D/A轉(zhuǎn)換原理框圖轉(zhuǎn)換原理框圖二二-十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的啟發(fā)十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的啟發(fā)1011B=11011B=123 + 023 + 022 + 122 + 121 + 121 + 120 20 按權(quán)相加按權(quán)相加3 3、按權(quán)相加的實(shí)現(xiàn)、按權(quán)相加的實(shí)現(xiàn) 設(shè)法使設(shè)法使A0, A1 An-2, An-1各電壓值為各電壓值為:其電流值依次為：其電流值依次為： 經(jīng)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)上述與輸入數(shù)字量相應(yīng)的電流值經(jīng)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)上述與輸入數(shù)字量相應(yīng)的電流值相

7、加，便可輸出一個(gè)與輸入數(shù)字量相應(yīng)的模擬電壓相加，便可輸出一個(gè)與輸入數(shù)字量相應(yīng)的模擬電壓V0V0。電子開關(guān)電子開關(guān)T型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器輸入數(shù)字量輸入數(shù)字量依次代表輸入數(shù)字量的依次代表輸入數(shù)字量的A0, A1 An-2, An-1A0, A1 An-2, An-1各位數(shù)各位數(shù)值。值。二二 、數(shù)模轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)目的、數(shù)模轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)目的1 1、分辨率：指、分辨率：指D/AD/A轉(zhuǎn)換器可以轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)；轉(zhuǎn)換器可以轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)；2 2、轉(zhuǎn)換時(shí)間：指數(shù)字量從輸入到完成轉(zhuǎn)換、輸出達(dá)、轉(zhuǎn)換時(shí)間：指數(shù)字量從輸入到完成轉(zhuǎn)換、輸出達(dá) 到最終值并穩(wěn)定為止所需的時(shí)間；到最終值并穩(wěn)定為

8、止所需的時(shí)間；3 3、精度：指、精度：指D/AD/A轉(zhuǎn)換器實(shí)踐輸出電壓與實(shí)際值之間轉(zhuǎn)換器實(shí)踐輸出電壓與實(shí)際值之間 的誤差；的誤差；4 4、動態(tài)范圍：、動態(tài)范圍：D/AD/A轉(zhuǎn)換器輸出的最大和最小模擬轉(zhuǎn)換器輸出的最大和最小模擬 電壓范圍。電壓范圍。1 1、內(nèi)部構(gòu)造、內(nèi)部構(gòu)造 8位位D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器實(shí)踐上是一個(gè)實(shí)踐上是一個(gè)T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò),在運(yùn)在運(yùn)算放大器配合下完成算放大器配合下完成D/A轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。8位輸入存放器位輸入存放器當(dāng)當(dāng)CS=0， ILE=1時(shí)時(shí), 假設(shè)假設(shè)WR1=0,該存放器輸出隨輸入而該存放器輸出隨輸入而變化變化;假設(shè)假設(shè)WR1由由0變?yōu)樽優(yōu)?, 那么那么LE1=0: 輸入數(shù)

9、據(jù)輸入數(shù)據(jù)D0D7被鎖入被鎖入該存放器該存放器; 8位位DAC存放器存放器當(dāng)當(dāng)XFER= WR2=0時(shí)時(shí), LE2=1,該該DAC存放器輸出隨輸入而變化存放器輸出隨輸入而變化;假設(shè)假設(shè)WR2由由0變?yōu)樽優(yōu)?, 那么那么LE2=0: 輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)D0D7被鎖入該被鎖入該DAC存放器存放器;三、三、DAC0832DAC0832轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器2 2、引腳圖、引腳圖CS CS 片選信號，用于芯片尋址；片選信號，用于芯片尋址；WR1, WR2 WR1, WR2 寫控制信號；寫控制信號； D7D7D0 8D0 8位數(shù)據(jù)輸入；位數(shù)據(jù)輸入； IOUT1,IOUT2IOUT1,IOUT2模擬電流輸出端模擬電流

10、輸出端; ;VREFVREF基準(zhǔn)電壓輸入基準(zhǔn)電壓輸入(-10(-10+10V);+10V);Rf b Rf b 反響電阻引出端；反響電阻引出端；XFER XFER 通道控制信號通道控制信號; ;AGND AGND 模擬地；模擬地；DGNDmDGNDm數(shù)字地。數(shù)字地。ILE 8ILE 8位數(shù)據(jù)鎖存控制信號；位數(shù)據(jù)鎖存控制信號； 采用了二次緩沖輸入數(shù)據(jù)方式采用了二次緩沖輸入數(shù)據(jù)方式: :輸入存放器及輸入存放器及DACDAC存存放器。可以在輸出的同時(shí)采集下一個(gè)數(shù)字量，以提高轉(zhuǎn)放器。可以在輸出的同時(shí)采集下一個(gè)數(shù)字量，以提高轉(zhuǎn)換速度?？捎糜谛枨笸瑫r(shí)輸出多個(gè)參數(shù)的模擬量系統(tǒng)。換速度?？捎糜谛枨笸瑫r(shí)輸出多個(gè)

11、參數(shù)的模擬量系統(tǒng)。3 3、DAC0832DAC0832的任務(wù)方式的任務(wù)方式 雙緩沖器方式：如前所述，輸入數(shù)據(jù)存放器用于雙緩沖器方式：如前所述，輸入數(shù)據(jù)存放器用于數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集，DACDAC存放器用于存放器用于D/AD/A轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)鎖存。特轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)鎖存。特點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速度快，但控制電路復(fù)雜。點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速度快，但控制電路復(fù)雜。多片多路方式：各路數(shù)據(jù)分別鎖入各自的輸入數(shù)據(jù)多片多路方式：各路數(shù)據(jù)分別鎖入各自的輸入數(shù)據(jù)存放器中，然后在一切存放器中，然后在一切XFERXFER和和WR2WR2端同時(shí)加一個(gè)負(fù)端同時(shí)加一個(gè)負(fù)脈沖，在該負(fù)脈沖的后沿，各路數(shù)據(jù)同時(shí)被鎖入各自脈沖，在該負(fù)脈沖的后沿，各路數(shù)據(jù)同時(shí)被鎖入

12、各自的的DACDAC存放器中，從而實(shí)現(xiàn)多片同時(shí)轉(zhuǎn)換輸出。存放器中，從而實(shí)現(xiàn)多片同時(shí)轉(zhuǎn)換輸出。單緩沖器方式：單緩沖器方式：XFERXFER和和WR2WR2接地接地(LE2=1), DAC(LE2=1), DAC存放存放器作為數(shù)據(jù)通道，輸入數(shù)據(jù)存放器完成數(shù)據(jù)采集和器作為數(shù)據(jù)通道，輸入數(shù)據(jù)存放器完成數(shù)據(jù)采集和D/AD/A轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)鎖存。特點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速度慢，但控制電轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)鎖存。特點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速度慢，但控制電路簡單常用方式。路簡單常用方式。4 4、DAC0832DAC0832的輸出銜接方式的輸出銜接方式單極性輸出：輸出的電壓極性是單一的。單極性輸出：輸出的電壓極性是單一的。雙極性輸出：雙極性輸出：輸出的電

13、壓極性有正有負(fù)。輸出的電壓極性有正有負(fù)。當(dāng)當(dāng)U1=0U1=05V5V時(shí)，時(shí)， Uout=-5V Uout=-5V 5V5V留意：留意：AGND與與DGNDAGND模擬地，接于模擬系統(tǒng)的地線，如模擬地，接于模擬系統(tǒng)的地線，如運(yùn)運(yùn)放等；放等；DGND數(shù)字地，接于數(shù)字系統(tǒng)的地線，如數(shù)字地，接于數(shù)字系統(tǒng)的地線，如CPU、存放器等。、存放器等。 模擬和數(shù)字芯片分別供電，模擬地和數(shù)字模擬和數(shù)字芯片分別供電，模擬地和數(shù)字地分地分開，整個(gè)系統(tǒng)中只需一個(gè)共地點(diǎn)。防止串?dāng)_！開，整個(gè)系統(tǒng)中只需一個(gè)共地點(diǎn)。防止串?dāng)_！CPU數(shù)字電路A/D運(yùn)放運(yùn)放模擬電路模擬電路模擬地與數(shù)字地的銜接方法模擬地與數(shù)字地的銜接方法四、四、

14、DAC0832 DAC0832運(yùn)用例運(yùn)用例1 1、DAC0832DAC0832和和CPUCPU的銜接的銜接 P270 P270 地址地址92H92H譯碼作：譯碼作： CS CS、WR1WR1IORQIORQ、WRWR全低輸出：全低輸出： XFER XFER、WR2WR2數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)線：D0D0D7D7由于由于XFERXFER和和WR2WR2接地接地, , 片內(nèi)片內(nèi)DACDAC存放器為數(shù)據(jù)存放器為數(shù)據(jù) 直接通道；直接通道；由于由于ILEILE接接+5V, +5V, 當(dāng)?shù)刂樊?dāng)?shù)刂愤x通后，選通后，IOWIOW信號可直接信號可直接控制轉(zhuǎn)換控制轉(zhuǎn)換; ; 地址選通：地址選通：00 1111 1000B 0 F 8