第12章 通道接口技術(shù)課件

1、1 第12章 通道接口技術(shù) 12.1 計(jì)算機(jī)對(duì)外圍通道的控制 12.2 模擬量輸出通道 12.3 模擬量輸入通道212.1計(jì)算機(jī)對(duì)外圍通道的控制 計(jì)算機(jī)對(duì)外圍通道控制的工作基礎(chǔ)是中斷系統(tǒng)，具體實(shí)施是通過(guò)接口電路進(jìn)行的。 計(jì)算機(jī)的輸入輸出指令及其有關(guān)的邏輯提供了CPU使用外圍通道的全部控制信號(hào)。3一、輸入輸出指令計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備的連接一般要用到地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。41、輸入輸出接口編址方式外圍通道的地址對(duì)CPU來(lái)說(shuō)有兩種編址方式：（1）按存儲(chǔ)器布局方式 即將外圍通道的地址分配在存儲(chǔ)器的地址空間，因此也稱為存儲(chǔ)器映像I/O.此時(shí)計(jì)算機(jī)對(duì)外圍通道的輸入輸出操作就像對(duì)一個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀寫操作

2、一樣，所有訪問(wèn)內(nèi)存的指令都可以適用于輸入輸出。51、輸入輸出接口編址方式這種編址方式的優(yōu)點(diǎn)：這種編址方式的優(yōu)點(diǎn)： 可以用訪向存儲(chǔ)器的指令來(lái)訪問(wèn)I/O端口，而訪問(wèn)存儲(chǔ)器的指令功能比較強(qiáng)，不僅有一般的傳送指令，還有算術(shù)、邏輯運(yùn)算指令，以及各種移位、比較指令等，并且可以實(shí)現(xiàn)直接對(duì)I/O端口內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。缺點(diǎn)是：缺點(diǎn)是： 由于I/O端口占用了一部分存儲(chǔ)器地址空間，因而使用戶的存儲(chǔ)地址空間相對(duì)減小。另外不利于程序閱讀。61、輸入輸出接口編址方式（2）按輸入輸出布局 此方式外圍通道與存儲(chǔ)器分開(kāi)編址，它有CPU專門的輸入輸出指令，并有相應(yīng)的控制線指示I/O操作。71、輸入輸出接口編址方式這種編址方式的優(yōu)

3、點(diǎn)是：這種編址方式的優(yōu)點(diǎn)是： 第一，I/O端口不占用存儲(chǔ)器地址，故不會(huì)減少用戶的存儲(chǔ)器地址空間； 第二，采用單獨(dú)的I/O指令，使程序中I/O操作和其他操作層次清晰，便于理解。這種編址方式的缺點(diǎn)是：這種編址方式的缺點(diǎn)是： 第一，單獨(dú)I/O指令的功能有限，只能對(duì)端口數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入/輸出操作，不能直接進(jìn)行移位、比較等其他操作； 第二，由于采用了專用的I/O操作時(shí)序及I/O控制信號(hào)線，因而增加了微處理器本身控制邏輯的復(fù)雜性。8（1）輸入輸出指令 由以上內(nèi)容可知在使用不同功能的CPU時(shí)要選擇的編址方式是不同，如：68系列、8031等CPU計(jì)算機(jī)就只能采用存儲(chǔ)器布局，相應(yīng)的只能使用訪問(wèn)存儲(chǔ)器指令。而Z80則

4、可根據(jù)需要任選。其輸入輸出指令為IN和OUT9（2）時(shí)序 每條指令的執(zhí)行都是在統(tǒng)一時(shí)鐘控制下一個(gè)節(jié)拍一個(gè)節(jié)拍的進(jìn)行的。指令執(zhí)行過(guò)程所需要的時(shí)鐘脈沖稱為指令周期。10二、中斷 計(jì)算機(jī)與外圍通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞酵ǔＳ袃煞N：DMA和程序傳送。1、DMA傳送 需要專門的DMA控制器，控制外圍設(shè)備與存儲(chǔ)器之間直接存取，適用于高速、大批量數(shù)據(jù)傳送，大多用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一般控制系統(tǒng)較少使用。11二、中斷 DMA方式是在外設(shè)與內(nèi)存間建立起直接的通道，CPU不再直接參加外設(shè)和內(nèi)存間的數(shù)據(jù)傳輸。 當(dāng)系統(tǒng)需要進(jìn)行DMA傳輸時(shí)，將CPU對(duì)地址和數(shù)據(jù)及控制線的管理權(quán)交由DMA控制器進(jìn)行控制，當(dāng)完成了一次DMA數(shù)據(jù)傳

5、輸后，再將這個(gè)控制權(quán)還給CPU，這些工作都是由硬件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，并不需要程序進(jìn)行控制。 12二、中斷2、程序傳送方式 程序傳送方式可以分為：握手式、查詢式、中斷控制方式三種。（1）握手式 CPU向外圍通道發(fā)出啟動(dòng)命令，外圍通道開(kāi)始工作進(jìn)入忙狀態(tài)，同時(shí)發(fā)忙信號(hào)給CPU，使其等待，待其工作完成后，解除等待信號(hào)，CPU讀數(shù)據(jù)。13二、中斷2、查詢方式 CPU啟動(dòng)外圍通道后，就不停的讀取狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)“忙”狀態(tài)解除，就立刻去讀通道的數(shù)據(jù)。14二、中斷3、中斷控制方式 CPU啟動(dòng)外圍通道，就不在去管其何時(shí)完成數(shù)據(jù)的傳送，而是轉(zhuǎn)去做其它的工作，當(dāng)外圍通道完成任務(wù)后，就向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求去讀取數(shù)據(jù)。15二、

6、中斷CPU響應(yīng)中斷的條件是：1、要有中斷信號(hào)，并且能保持住，且CPU響應(yīng)后還要能清除這個(gè)申請(qǐng)信號(hào)。2、該中斷申請(qǐng)不會(huì)被屏蔽。3、中斷必須是開(kāi)放的。4、CPU要完成當(dāng)前指令后才能響應(yīng)中斷。16二、中斷17二、中斷18三、接口1、CPU與外設(shè)通信特點(diǎn)需要有接口作為CPU與外設(shè)通訊的橋梁；需要有數(shù)據(jù)信息傳送之前的“聯(lián)絡(luò)”；要傳遞的信息有三方面內(nèi)容：狀態(tài)、數(shù)據(jù)及控制信息。19三、接口20三、接口 接口電路通常包含一組能夠與處理器交換信息的寄存器或緩沖器，稱為I/O端口。 數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)端口 存放數(shù)據(jù)信息 狀態(tài)端口狀態(tài)端口 存放狀態(tài)信息，即反映外設(shè) 當(dāng)前工作狀態(tài)的信息 控制端口控制端口 存放控制信息21三

7、、接口 將接口作為CPU和外圍通道連接的橋梁是：1、速度不匹配，CPU的速度快而外圍通道則快慢不一2、數(shù)據(jù)格式不匹配，CPU多以字節(jié)為單位傳送數(shù)據(jù)，而外圍通道不以字節(jié)為單位。3、信號(hào)形式不匹配，CPU多為TTL電平標(biāo)準(zhǔn)而外圍通道常比較雜亂。鑒于以上幾點(diǎn)需要用接口作為兩者的橋梁。22三、接口2、并行接口（1）構(gòu)成 主要由控制寄存器、狀態(tài)寄存器、數(shù)據(jù)輸入輸出寄存器、數(shù)據(jù)總線緩沖、地址總線緩沖、地址譯碼、中斷控制器、聯(lián)絡(luò)信號(hào)控制邏輯等組成。23三、接口 對(duì)輸入而言其基本的接口有兩種形式：a、簡(jiǎn)單輸入方式24三、接口 在簡(jiǎn)單輸入方式下要求外圍通道將輸入的數(shù)據(jù)是穩(wěn)定的，通過(guò)三態(tài)門作為數(shù)據(jù)傳送接口，傳送數(shù)

8、據(jù)。25三、接口b、選通輸入方式26三、接口 本方式適用于外圍通道輸入的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的情況下的數(shù)據(jù)傳送，其工作原理為：當(dāng)外圍數(shù)據(jù)穩(wěn)定且狀態(tài)寄存器為“空”時(shí)發(fā)出選通信號(hào)，傳送數(shù)據(jù)到寄存器，傳完后狀態(tài)寄存器置“滿”，向CPU發(fā)中斷，CPU相應(yīng)中斷用輸入指令讀出數(shù)據(jù)。27三、接口對(duì)于輸出通道而言也有兩種方式：a、簡(jiǎn)單的輸出方式 一般由D觸發(fā)器74SL273構(gòu)成，當(dāng)CPU執(zhí)行一條指令時(shí)，首先通道地址經(jīng)譯碼后選中該接口，然后用指令周期中產(chǎn)生的控制信號(hào)把CPU數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)鎖存在D觸發(fā)器中。b、選通方式（和輸入原理同）28三、接口 為使接口具有一定的通用性，還對(duì)其需要添加一些控制邏輯，它們是：1、控制寄存器

9、：用于存放CPU送來(lái)的控制字，以指定接口電路要完成的功能。2、狀態(tài)寄存器：用于保存通道的現(xiàn)行狀態(tài)信息，以提供給CPU判斷用。3、中斷控制器。另外，還有接口端口的地址譯碼電路。29三、接口2、接口的功能、接口的功能l進(jìn)行地址譯碼或設(shè)備選擇，以便使CPU能與某一指定的外部設(shè)備通訊；l狀態(tài)信息的應(yīng)答，以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳送之前的準(zhǔn)備工作；l進(jìn)行中斷管理，提供中斷信號(hào)；30三、接口l進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，如正負(fù)邏輯的轉(zhuǎn)換，串行與并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等；l進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，如TTL電平與MOS電平間的轉(zhuǎn)換；l協(xié)調(diào)速度；l時(shí)序控制，提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào)。3112.2 模擬量輸出通道 模擬量輸出通道主要用于：把處理好的信號(hào)（控制）轉(zhuǎn)換

10、成模擬量去控制被控對(duì)象。主要做兩件事：1、將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成為模擬信號(hào)2、將離散信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)信號(hào)32數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器示意圖信號(hào)說(shuō)明:D數(shù)字量輸入信號(hào) (8位. 10位. 12位. 16位等)A-模擬量輸出信號(hào)(5V 10V等)Vref參考電壓 數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器功能)2222(33221nnrefoutDDDDVV33R2R4R8RAB4B3B2B1(MSB)(LSB)VoutIoutRfE)2222(24433221BBBBRREVoutfDAC原理:權(quán)電阻法的DAC原理圖34一、D/A轉(zhuǎn)換原理 D/A轉(zhuǎn)換時(shí)把輸入數(shù)字量轉(zhuǎn)換成為與之成比例的模擬量。D/A轉(zhuǎn)換的典型電路常用的有兩個(gè)電

11、路：1、T型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，其原理為當(dāng)D為“1”時(shí)接基準(zhǔn)電源，為“0”時(shí)接地。2、R-2RT型解碼網(wǎng)絡(luò)，其原理為當(dāng)D為“1”時(shí)開(kāi)關(guān)接運(yùn)放的 點(diǎn)，為“0”時(shí)開(kāi)關(guān)接地。D/A的組成框圖T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器R-2RT型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 R-2RT型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 梯形電阻網(wǎng)絡(luò)梯形電阻網(wǎng)絡(luò)A、B、C、D任意一點(diǎn)，其任意一點(diǎn)，其右邊的電阻網(wǎng)絡(luò)等效右邊的電阻網(wǎng)絡(luò)等效電阻均等于電阻均等于R 。 S S為電子開(kāi)關(guān)。為電子開(kāi)關(guān)。 當(dāng)當(dāng) D=0時(shí)時(shí) S 接地；當(dāng)接地；當(dāng) D=1時(shí)時(shí) S 接接“地地”（虛地）（虛地）。基準(zhǔn)電源基準(zhǔn)電源并行數(shù)字輸入并行數(shù)字輸

12、入電電子子開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)模擬信號(hào)輸出模擬信號(hào)輸出RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3-UREFIRfUO8ABCDIo1Io2+_RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIUO8ABCDIo1Io2_+當(dāng)當(dāng) D=0D=0時(shí)時(shí)S S 接地；當(dāng)接地；當(dāng) D=1D=1時(shí)時(shí)S S 接接“地地”（虛地），（虛地），R-2RTR-2RT型電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電路型電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電路即不論模擬開(kāi)關(guān)接到左邊還是右邊，電阻2R一端總是零電位。其等效電路如圖：RRUREFII =UREFR 梯形電阻網(wǎng)絡(luò)A、B、C、D任意一點(diǎn)，其右邊的電阻網(wǎng)絡(luò)等效

13、電阻均等于R 。I=UREFR RRR2R2R2R2RI0I1I2I3UREFIABCDI0I1I2I3343222III2432222III1421222III0410222III2RRRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIRfUO8ABCDIo1Io2+_Io1 =I3I2I1I0+=（D3 23 +D2 22 + D12124I + D020）UO= Rf I01= （D3 23 +D2 22 + D12124Rf I + D020）UO= (D3 23+D2 22+D121+D020) UREF Rf24 RUO= (Dn-1 2n-1+Dn

14、-2 2n-2+D121+D020) UREF Rf2n R40 二、二、D/A的主要技術(shù)參數(shù)的主要技術(shù)參數(shù)是指最小輸出電壓（是指最小輸出電壓（ 對(duì)應(yīng)的輸入二進(jìn)制數(shù)為對(duì)應(yīng)的輸入二進(jìn)制數(shù)為1 ）與最大輸）與最大輸出電壓出電壓(對(duì)應(yīng)的輸入二進(jìn)制數(shù)的所有位全為對(duì)應(yīng)的輸入二進(jìn)制數(shù)的所有位全為1)之比。之比。 例如十位數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率為：例如十位數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率為：分辨率分辨率=1/（2n-1）1210-10.0011、 分分 辨辨 率率: : 415、穩(wěn)定時(shí)間：穩(wěn)定時(shí)間： 數(shù)據(jù)變化量滿刻度時(shí)，達(dá)到終值數(shù)據(jù)變化量滿刻度時(shí)，達(dá)到終值1/2LSB1/2LSB時(shí)所需要的時(shí)間。時(shí)所需要的時(shí)間。 4、輸入編碼

15、：輸入編碼： 一般為二進(jìn)制編碼、一般為二進(jìn)制編碼、BCDBCD碼、符號(hào)碼、符號(hào)- -數(shù)值碼等。數(shù)值碼等。從數(shù)碼輸入到模擬電壓穩(wěn)定輸出間的時(shí)間稱為轉(zhuǎn)換速度。從數(shù)碼輸入到模擬電壓穩(wěn)定輸出間的時(shí)間稱為轉(zhuǎn)換速度。3、 轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度：表示實(shí)際輸出的電壓值與理想的輸出電壓值之間的差別。表示實(shí)際輸出的電壓值與理想的輸出電壓值之間的差別。2、 轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度：42在滿刻度范圍內(nèi)，偏離理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差。在滿刻度范圍內(nèi)，偏離理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差。一般用最低有效位（一般用最低有效位（LSB）的分?jǐn)?shù)來(lái)表示。為）的分?jǐn)?shù)來(lái)表示。為0.01-0.8 7 7、工作溫度范圍、工作溫度范圍 較好的較好的D DA A

16、轉(zhuǎn)換器工作溫度范圍為轉(zhuǎn)換器工作溫度范圍為-40-85-40-85 較差的較差的D DA A轉(zhuǎn)換器工作溫度范圍為轉(zhuǎn)換器工作溫度范圍為0-700-70 6、線性誤差線性誤差數(shù)字量輸入模擬量輸出 理想特性實(shí)際滿刻度 線性誤差43三、模擬量輸出通道的幾種結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)使用D/A轉(zhuǎn)換器的方式，可以分為兩種結(jié)構(gòu)形式：1、每一通道都有獨(dú)自的數(shù)據(jù)寄存器和D/A轉(zhuǎn)換器。 這種方式多用于高速系統(tǒng)中，通道中的數(shù)據(jù)寄存器起到了數(shù)字式零階保持器的作用。44三、模擬量輸出通道的幾種結(jié)構(gòu)形式2、多通道共用一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器，它采用分時(shí)為各通道服務(wù)，然后用保持器保持每個(gè)通道所轉(zhuǎn)換的模擬量。（一通道一保持器）這種模擬保持器可以用

17、集成采樣保持器，但從低成本考慮，多采用運(yùn)放和多路開(kāi)關(guān)來(lái)構(gòu)成廉價(jià)的采樣保持器。45四、采樣保持器 采樣時(shí)，采樣時(shí)，k 閉合，閉合，VIN通通過(guò)過(guò)A2對(duì)對(duì)CH快速充電，快速充電，VOUT跟隨跟隨VIN；保持期間，；保持期間，k斷開(kāi)，由于斷開(kāi)，由于A2的輸入的輸入阻抗很高，理想情況下阻抗很高，理想情況下VOUT =VC保持不變，采保持不變，采樣保持器一旦進(jìn)入保持樣保持器一旦進(jìn)入保持期，便應(yīng)立即啟動(dòng)期，便應(yīng)立即啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，保證換器，保證A/D轉(zhuǎn)換期間轉(zhuǎn)換期間輸入恒定。輸入恒定。 46五、多路轉(zhuǎn)換器多路轉(zhuǎn)換器又稱多路開(kāi)多路轉(zhuǎn)換器又稱多路開(kāi)關(guān)，多路開(kāi)關(guān)的作用關(guān)，多路開(kāi)關(guān)的作用是用來(lái)將各路被測(cè)信是用

18、來(lái)將各路被測(cè)信號(hào)依次地或隨機(jī)地切號(hào)依次地或隨機(jī)地切換到公共放大器或換到公共放大器或A/D轉(zhuǎn)換上。轉(zhuǎn)換上。 C B A X接通接通 0 0 0 0 X0 0 0 0 1 X1 0 1 1 1 X7 1 全不通全不通47六、前置放大器 前置放大器的任務(wù)是將模擬輸入小信號(hào)放前置放大器的任務(wù)是將模擬輸入小信號(hào)放大到轉(zhuǎn)換的量程范圍之內(nèi)。當(dāng)多路輸入的信號(hào)大到轉(zhuǎn)換的量程范圍之內(nèi)。當(dāng)多路輸入的信號(hào)源電平相差較懸殊時(shí)，用同一增益的放大器去源電平相差較懸殊時(shí)，用同一增益的放大器去放大高電平和低電平的信號(hào)，就有可能使低電放大高電平和低電平的信號(hào)，就有可能使低電平信號(hào)測(cè)量精度降低，而高電平則有可能超出平信號(hào)測(cè)量精度降

19、低，而高電平則有可能超出模模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入范圍?？稍O(shè)計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入范圍。可設(shè)計(jì)可變?cè)鲆娣趴勺冊(cè)鲆娣糯笃鞔笃鳌?4812.3 模擬量輸入通道 在數(shù)據(jù)采集和過(guò)程控制中，被采集對(duì)象往往是連續(xù)在數(shù)據(jù)采集和過(guò)程控制中，被采集對(duì)象往往是連續(xù)變化的物理量（如溫度、壓力、聲波等），由于計(jì)算變化的物理量（如溫度、壓力、聲波等），由于計(jì)算機(jī)只能處理離散的數(shù)字量，需要對(duì)連續(xù)變化的物理量機(jī)只能處理離散的數(shù)字量，需要對(duì)連續(xù)變化的物理量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量, ,這一操作過(guò)程就是這一操作過(guò)程就是A/DA/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。AnalogyDATAA/DCPUI/O4912.3 模擬量輸入通道 模擬量輸入通道的作用是把檢測(cè)

20、裝置從被控對(duì)象中檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)送進(jìn)計(jì)算機(jī)處理。整個(gè)模擬量輸入通道的工作可以分為：1、采樣：將連續(xù)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散模擬信號(hào)2、轉(zhuǎn)換：A/D3、整型量化：將離散模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散數(shù)字信號(hào)5012.3 模擬量輸入通道 典型的模擬量輸入通道由：檢測(cè)裝置、信號(hào)處理電路、多路轉(zhuǎn)換器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器等組成。1、檢測(cè)裝置：主要由傳感器和變送器等組成，其作用為把被控對(duì)象的物理量轉(zhuǎn)換為電量。2、信號(hào)處理電路：主要由信號(hào)濾波非線性補(bǔ)償、阻抗匹配、電流/電壓轉(zhuǎn)換等構(gòu)成5112.3 模擬量輸入通道3、多路轉(zhuǎn)換器：由于多路共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，所以用它來(lái)切換輸入模擬量。4、數(shù)據(jù)放大器：用

21、來(lái)把檢測(cè)到的信號(hào)放大到A/D轉(zhuǎn)換器有效的工作電平。5、采樣保持器：用它來(lái)保持采樣瞬時(shí)的模擬信號(hào)，使A/D轉(zhuǎn)換期間輸入信號(hào)穩(wěn)定。6、A/D轉(zhuǎn)換器：把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。7、控制器：用于協(xié)調(diào)通道切換，數(shù)據(jù)放大等工作。 A/D 轉(zhuǎn)換器的作用是將輸入的模擬量數(shù)字化。直接轉(zhuǎn)換器：主要分為 兩大類：間接轉(zhuǎn)換器：逐次逼近型、并聯(lián)比較型等單積分型、雙積分型等一、一、A/D轉(zhuǎn)換器的作用轉(zhuǎn)換器的作用逐次逼近型逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器順順序序砝碼重量砝碼重量 比較判斷比較判斷砝碼去留砝碼去留18g 8g13g 留留 1 128g+4g 12g13g 去去 0 048g+4g+1g 13g=13g 留留 1 1逐

22、次逼近的基本思想：類似于用天平稱物逐次逼近的基本思想：類似于用天平稱物 結(jié)果表示結(jié)果表示逐次逼近型逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器原理框圖轉(zhuǎn)換器原理框圖電電壓壓比比較較器器輸出數(shù)字量輸出數(shù)字量模擬信號(hào)輸入模擬信號(hào)輸入?yún)⒖茧妷簠⒖茧妷褐鸫伪浦鸫伪平拇嫫鹘拇嫫鱀/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器節(jié)節(jié)拍拍脈脈沖沖發(fā)發(fā)生生器器輸輸 出出 寄存器寄存器CP四四位位D/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器1D QCD QCD QCD QC+C4C3C2C1C0SDJKRDCQ0SDJKRDCQ1SDJKRDCQ2SDJKRDCQ3+Ui=5.52V比較器節(jié)節(jié)拍拍脈脈沖沖發(fā)發(fā)生生器器時(shí)鐘脈沖數(shù)碼寄存器d3d2d1d0逐次比較寄存器U0U+U+JKU0

23、= (d323+d222+d121+d020)24URCC0C2C1C3C40 01 1000UR=8VU0=4V1 10 00 00 00 00 010 01 11 11 10 01 11 1U0=5VU0=6V0 01 1U0=5.5V四位逐次逼近型四位逐次逼近型A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器D/A順序順序d3 d2 d1 d0UA/V比較比較該位該位1 1的去留的去留11 1 0 0 0 0 0 04UAUI1 1 0 0 1 1 0 035UAUI1 1 0 0 1 1 1 145.5UAUI留留去去留留留留UA逼近逼近UI的波形的波形四位逐次逼近型四位逐次逼近型ADC的的轉(zhuǎn)換過(guò)程轉(zhuǎn)換過(guò)程U

24、A逼近逼近U1的波形的波形5.52O512346UA/V2341脈沖脈沖順序順序57二、二、A/D轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標(biāo)（1 1）分辨率：）分辨率：指A/D轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的最小電壓，是反是反映映A/DA/D轉(zhuǎn)換器對(duì)最小模擬輸入值的敏感度轉(zhuǎn)換器對(duì)最小模擬輸入值的敏感度. . 所以分辨率一般表示式為：所以分辨率一般表示式為： 分辨率分辨率=Vref/2=Vref/2位數(shù)位數(shù)（單極性）（單極性） 或或 分辨率分辨率= =（V V+ref+ref-V-V-ref-ref)/2)/2位數(shù)位數(shù)（雙極性）（雙極性） 通常是用通常是用A/DA/D的位數(shù)來(lái)表示，比如的位數(shù)來(lái)表示，比如 8 8

25、位、位、1010位、位、1212位等。位等。 所所以，以， A/DA/D轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)字量越多。其分辨率越高。轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)字量越多。其分辨率越高。 如如：8 8位位ADCADC滿量程為滿量程為5V,5V,則分辨率為則分辨率為5000mV/256=20mV5000mV/256=20mV， 也就是說(shuō)當(dāng)模擬電也就是說(shuō)當(dāng)模擬電 壓小于壓小于20mV20mV，ADCADC就不能轉(zhuǎn)換了，就不能轉(zhuǎn)換了，58二、二、A/D轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標(biāo)（2 2）轉(zhuǎn)換時(shí)間）轉(zhuǎn)換時(shí)間：指從輸入啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)到轉(zhuǎn)換結(jié)束，得到穩(wěn)定的數(shù)指從輸入啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)到轉(zhuǎn)換結(jié)束，得到穩(wěn)定的數(shù)字量輸出的時(shí)間。一般轉(zhuǎn)換速度越快越

26、好（特別是動(dòng)態(tài)信號(hào)采字量輸出的時(shí)間。一般轉(zhuǎn)換速度越快越好（特別是動(dòng)態(tài)信號(hào)采集）。常見(jiàn)有：集）。常見(jiàn)有： 超高速（轉(zhuǎn)換時(shí)間超高速（轉(zhuǎn)換時(shí)間1ns1ns）、高速（轉(zhuǎn)換時(shí)間）、高速（轉(zhuǎn)換時(shí)間1s1s）、）、 中中 速（轉(zhuǎn)換時(shí)間速（轉(zhuǎn)換時(shí)間1ms1ms） 低速（轉(zhuǎn)換時(shí)間低速（轉(zhuǎn)換時(shí)間1s)1s)等。等。 如果采集對(duì)象是動(dòng)態(tài)連續(xù)信號(hào)，要求如果采集對(duì)象是動(dòng)態(tài)連續(xù)信號(hào)，要求f f采采2 f2 f信信，也就是說(shuō)必，也就是說(shuō)必須在信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)采集須在信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)采集2 2個(gè)以上的數(shù)據(jù)，才能保證信號(hào)形態(tài)個(gè)以上的數(shù)據(jù)，才能保證信號(hào)形態(tài)被還原（避免出現(xiàn)被還原（避免出現(xiàn)“假頻假頻”），這就是），這就是“最小采樣最小采樣”原理。若原理。若f f信信=20kHz=20kHz，則，則f f采采 40kHz40kHz，其轉(zhuǎn)換時(shí)間要求，其轉(zhuǎn)換時(shí)間要求25s.25s.59二、二、A/D轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標(biāo)（3）轉(zhuǎn)換精度：轉(zhuǎn)換精度：有絕對(duì)精度和