第10章轉(zhuǎn)換器ppt課件

1、第第10章章 A/D及及D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器習(xí)題習(xí)題10.1D/A轉(zhuǎn)換器工作原理轉(zhuǎn)換器工作原理10.2D/A轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)10.3DAC 0832 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器10.4A/D轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)10.5A/D轉(zhuǎn)換器工作原理轉(zhuǎn)換器工作原理10.6ADC 0809 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器10.7AD 570 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器A / DD / A功功 放放控控 制制 對(duì)對(duì) 象象傳感器傳感器執(zhí)行部件執(zhí)行部件模仿量模仿量數(shù)字量數(shù)字量數(shù)字量數(shù)字量模仿量模仿量運(yùn)放運(yùn)放微微 型型 機(jī)機(jī) 系系 統(tǒng)統(tǒng)圖圖7.1 一個(gè)包含一個(gè)包含A/D和和D/A轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換

2、環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)10.1 D/A轉(zhuǎn)換器工作原理轉(zhuǎn)換器工作原理10010101_+V4V3V2V1I4I3I2I1RoVo_+ViVo_+VoRiRoIi(a) 運(yùn)算放大器的輸入和輸出運(yùn)算放大器的輸入和輸出(b) 帶反響電阻的運(yùn)算放大器帶反響電阻的運(yùn)算放大器 輸入端有四個(gè)支路的運(yùn)算放大器輸入端有四個(gè)支路的運(yùn)算放大器Ii=Ui / RiUo=-Ro*Ii=-Ro*(Ui/Ri)Uo=-Ro*(I1+I2+I3+I4)放大倍數(shù)為：放大倍數(shù)為：Uo / Ui= -Ro / RiVi_+I4I3I2I1RoVoVREFR2R4R8R最簡(jiǎn)單的最簡(jiǎn)單的D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器由權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)算放大器構(gòu)成的由權(quán)電

3、阻網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)算放大器構(gòu)成的D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器4、T型權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)型權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)_+R20212223K0K1K2K32R2R2R2R2RRRRABCDVREFVoI=VREF2RVREF4RVREF8RVREF16RVREF2R=(1+21+4181+)VREF111V0=I*R=2R*R0*(1+2+48+)-1-i-i-110.2 D/A轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)在實(shí)際使用中，表示分辨率大小的方法也用輸入數(shù)字量的在實(shí)際使用中，表示分辨率大小的方法也用輸入數(shù)字量的位數(shù)來(lái)表示。位數(shù)來(lái)表示。D/A轉(zhuǎn)換器的主要特性指標(biāo)包括以下幾方面：轉(zhuǎn)換器的主要特性指標(biāo)包括以下幾方面：(1) 分辨率：分辨

4、率：指最小輸出電壓指最小輸出電壓(對(duì)應(yīng)的輸入數(shù)字量只要最低有效位為對(duì)應(yīng)的輸入數(shù)字量只要最低有效位為“1)與最大輸出電壓與最大輸出電壓(對(duì)應(yīng)的輸入數(shù)字量所有有效位全為對(duì)應(yīng)的輸入數(shù)字量所有有效位全為“1)之之比。比。如如N位位D/A轉(zhuǎn)換器，其分辨率為轉(zhuǎn)換器，其分辨率為1/(2N-1)。把理想的輸入輸出特性的偏向與滿(mǎn)刻度輸出之比的百分?jǐn)?shù)定把理想的輸入輸出特性的偏向與滿(mǎn)刻度輸出之比的百分?jǐn)?shù)定義為非線(xiàn)性誤差。義為非線(xiàn)性誤差。(2) 線(xiàn)性度：線(xiàn)性度：用非線(xiàn)性誤差的大小表示用非線(xiàn)性誤差的大小表示D/A轉(zhuǎn)換的線(xiàn)性度。轉(zhuǎn)換的線(xiàn)性度。(3) 轉(zhuǎn)換精度：轉(zhuǎn)換精度：D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度與D/A轉(zhuǎn)換

5、器的集成芯片的構(gòu)造和轉(zhuǎn)換器的集成芯片的構(gòu)造和接口電路配置有關(guān)。接口電路配置有關(guān)。假如不考慮其他假如不考慮其他D/A轉(zhuǎn)換誤差時(shí)，轉(zhuǎn)換誤差時(shí)，D/A的轉(zhuǎn)換精度就是分辨率的轉(zhuǎn)換精度就是分辨率的大小的大小(4) 建立時(shí)間：建立時(shí)間：建立時(shí)間是建立時(shí)間是D/A轉(zhuǎn)換速率快慢的一個(gè)重要參數(shù)，也是轉(zhuǎn)換速率快慢的一個(gè)重要參數(shù)，也是D/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器中的輸入代碼有滿(mǎn)度值的變化時(shí)，其輸出模仿信號(hào)電壓換器中的輸入代碼有滿(mǎn)度值的變化時(shí)，其輸出模仿信號(hào)電壓(或模仿信號(hào)電流或模仿信號(hào)電流)到達(dá)滿(mǎn)刻度值到達(dá)滿(mǎn)刻度值/2LSB(或與滿(mǎn)刻度值差或與滿(mǎn)刻度值差百分之多少百分之多少)時(shí)所需要的時(shí)間。時(shí)所需要的時(shí)間。假設(shè)輸出形式是電流的，

6、其假設(shè)輸出形式是電流的，其D/A轉(zhuǎn)換器的建立時(shí)間是很短的；轉(zhuǎn)換器的建立時(shí)間是很短的；假設(shè)輸出形式是電壓的，其假設(shè)輸出形式是電壓的，其D/A轉(zhuǎn)換器的主要建立時(shí)間是輸轉(zhuǎn)換器的主要建立時(shí)間是輸出運(yùn)算放大器所需要的響應(yīng)時(shí)間。出運(yùn)算放大器所需要的響應(yīng)時(shí)間。(5) 溫度系數(shù)：溫度系數(shù)：在滿(mǎn)刻度輸出的條件下，溫度每升高在滿(mǎn)刻度輸出的條件下，溫度每升高1，輸出變化的百分?jǐn)?shù)，輸出變化的百分?jǐn)?shù)定義為溫度系數(shù)。定義為溫度系數(shù)。(6) 電源抑制比：電源抑制比：通常把滿(mǎn)量程電壓變化的百分?jǐn)?shù)與電源電壓變化的百分?jǐn)?shù)之通常把滿(mǎn)量程電壓變化的百分?jǐn)?shù)與電源電壓變化的百分?jǐn)?shù)之比稱(chēng)為電源抑制比。比稱(chēng)為電源抑制比。(7) 工作溫度范圍

7、：工作溫度范圍：一般情況下，影響一般情況下，影響D/A轉(zhuǎn)換精度的主要環(huán)境和工作條件因素轉(zhuǎn)換精度的主要環(huán)境和工作條件因素是溫度和電源電壓變化。是溫度和電源電壓變化。較好的較好的D/A轉(zhuǎn)換器的工作溫度范圍在轉(zhuǎn)換器的工作溫度范圍在-4085之間，較差之間，較差的的D/A轉(zhuǎn)換器的工作溫度范圍在轉(zhuǎn)換器的工作溫度范圍在070之間。之間。失調(diào)誤差定義為數(shù)字輸入全為失調(diào)誤差定義為數(shù)字輸入全為0碼時(shí)，其模仿輸出值與理想輸碼時(shí)，其模仿輸出值與理想輸出值之偏向值出值之偏向值(9) 增益誤差增益誤差(或稱(chēng)標(biāo)度誤差或稱(chēng)標(biāo)度誤差)：D/A轉(zhuǎn)換器的輸入與輸出傳送特性曲線(xiàn)的斜率稱(chēng)為轉(zhuǎn)換器的輸入與輸出傳送特性曲線(xiàn)的斜率稱(chēng)為D/

8、A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換增益或標(biāo)度系數(shù)，實(shí)際轉(zhuǎn)換的增益與理想增益之間的偏向稱(chēng)增益或標(biāo)度系數(shù)，實(shí)際轉(zhuǎn)換的增益與理想增益之間的偏向稱(chēng)為增益誤差。為增益誤差。(10) 非線(xiàn)性誤差：非線(xiàn)性誤差：D/A轉(zhuǎn)換器的非線(xiàn)性誤差定義為實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線(xiàn)與理想特轉(zhuǎn)換器的非線(xiàn)性誤差定義為實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線(xiàn)與理想特性曲線(xiàn)之間的最大偏向，并以該偏向相對(duì)于滿(mǎn)量程的百分性曲線(xiàn)之間的最大偏向，并以該偏向相對(duì)于滿(mǎn)量程的百分?jǐn)?shù)度量。在轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)中，一般要求非線(xiàn)性誤差不大數(shù)度量。在轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)中，一般要求非線(xiàn)性誤差不大于于1/2LSB(8) 失調(diào)誤差失調(diào)誤差(或稱(chēng)零點(diǎn)誤差或稱(chēng)零點(diǎn)誤差)：10.3 DAC 0832 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器10.3.

9、1 DAC 0832的構(gòu)造的構(gòu)造其主要技術(shù)指標(biāo)如下：其主要技術(shù)指標(biāo)如下：DAC 0832是美國(guó)數(shù)據(jù)公司的是美國(guó)數(shù)據(jù)公司的8位雙緩沖位雙緩沖D/A轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)帶轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)帶有數(shù)據(jù)鎖存器，可與通常的微處置器直接接口。電路有極好有數(shù)據(jù)鎖存器，可與通常的微處置器直接接口。電路有極好的溫度跟隨性。使用的溫度跟隨性。使用CMOS電流開(kāi)關(guān)和控制邏輯來(lái)獲得低功電流開(kāi)關(guān)和控制邏輯來(lái)獲得低功耗和低輸出泄漏電流誤差。耗和低輸出泄漏電流誤差。電流建立時(shí)間電流建立時(shí)間1s單電源單電源+5+15VVREF輸入端電壓輸入端電壓25V分辨率分辨率 8 位位功率耗能功率耗能 200mW最大電源電壓最大電源電壓VDD 17VD

10、AC0832的邏輯構(gòu)造如圖的邏輯構(gòu)造如圖10.4所示，引腳信號(hào)如圖所示，引腳信號(hào)如圖10.5所示。所示。圖圖10.4圖圖10.5圖圖10.610.3.2 DAC 0832工作方式工作方式根據(jù)對(duì)根據(jù)對(duì)DAC 0832的輸入鎖存器和的輸入鎖存器和DAC寄存器的不同的控制寄存器的不同的控制方法，方法，DAC 0832有如下有如下3種工作方式：種工作方式：(1) 單緩沖方式：?jiǎn)尉彌_方式：此方式適用于只要一路模仿量輸出或幾路模仿量非同步輸出此方式適用于只要一路模仿量輸出或幾路模仿量非同步輸出的情形。方法是控制輸入寄存器和的情形。方法是控制輸入寄存器和DAC寄存器同時(shí)接收數(shù)據(jù)，寄存器同時(shí)接收數(shù)據(jù)，或者只用

11、輸入寄存器而把或者只用輸入寄存器而把DAC寄存器接成直通方式。寄存器接成直通方式。(2) 雙緩沖方式：雙緩沖方式：此方式適用于多個(gè)此方式適用于多個(gè)DAC 0832同時(shí)輸出的情形。方法是先分同時(shí)輸出的情形。方法是先分別使這些別使這些DAC 0832的輸入寄存器接收數(shù)據(jù)，再控制這些的輸入寄存器接收數(shù)據(jù)，再控制這些DAC 0832同時(shí)傳送數(shù)據(jù)到同時(shí)傳送數(shù)據(jù)到DAC寄存器以實(shí)現(xiàn)多個(gè)寄存器以實(shí)現(xiàn)多個(gè)D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換同步輸出。同步輸出。(3) 直通方式：直通方式：此方式適用于連續(xù)反響控制線(xiàn)路中。方法是：數(shù)據(jù)不通過(guò)緩沖存儲(chǔ)器，即此方式適用于連續(xù)反響控制線(xiàn)路中。方法是：數(shù)據(jù)不通過(guò)緩沖存儲(chǔ)器，即WR1，WR2，X

12、FER，CS均接地，均接地，ILE接高電平。此時(shí)必需通過(guò)接高電平。此時(shí)必需通過(guò)I/O接口與接口與CPU連接，以匹配連接，以匹配CPU與與D/A的轉(zhuǎn)換。的轉(zhuǎn)換。DAC 0832的外部連接線(xiàn)路如圖的外部連接線(xiàn)路如圖10.7所示，所示，0832內(nèi)部已有數(shù)據(jù)鎖存器，所以在控制信號(hào)作用下，可以對(duì)總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)內(nèi)部已有數(shù)據(jù)鎖存器，所以在控制信號(hào)作用下，可以對(duì)總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)直接進(jìn)展鎖存。在直接進(jìn)展鎖存。在CPU執(zhí)行輸出指令時(shí)，執(zhí)行輸出指令時(shí)，WR1 和和 CS 信號(hào)處于有效電平。信號(hào)處于有效電平。在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常需要用到一個(gè)線(xiàn)性增長(zhǎng)的電壓去控制某在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常需要用到一個(gè)線(xiàn)性增長(zhǎng)的電壓去控制某一個(gè)檢測(cè)過(guò)程

13、或者作為掃描電壓去控制一個(gè)電子束的挪動(dòng)。一個(gè)檢測(cè)過(guò)程或者作為掃描電壓去控制一個(gè)電子束的挪動(dòng)。為了說(shuō)明為了說(shuō)明D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用，我們來(lái)看一下怎樣利用轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用，我們來(lái)看一下怎樣利用D/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生一個(gè)鋸齒電壓。換器產(chǎn)生一個(gè)鋸齒電壓。要使要使DAC 0832實(shí)現(xiàn)一次實(shí)現(xiàn)一次D/A轉(zhuǎn)換，可采用以下程序，程序中轉(zhuǎn)換，可采用以下程序，程序中假設(shè)要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)放在假設(shè)要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)放在4000H單元中。單元中。MOV BX，4000HMOV AL，BX；數(shù)據(jù)送；數(shù)據(jù)送AL中中MOV DX，PORTA；PORTA為為D/A轉(zhuǎn)換器端口號(hào)轉(zhuǎn)換器端口號(hào)OUT DX，AL對(duì)于圖對(duì)于圖10.6的電路，為產(chǎn)生一個(gè)鋸齒

14、電壓，可采用以下程序：的電路，為產(chǎn)生一個(gè)鋸齒電壓，可采用以下程序： MOVDX，PORTA； MOVAL，0FFH；初值為；初值為0FFHROTATE： INC AL OUT DX，AL ；往；往D/A轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù) JMP ROTATE MOVDX，PORTA； MOVAL，0FFH；初值為；初值為0FFHROTATE：INCAL OUT DX, AL；往；往D/A轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù) MOV CX , DATA ；往；往CX中送延遲常數(shù)中送延遲常數(shù) CALLDELAY ；調(diào)用延遲子程序；調(diào)用延遲子程序 JMP ROTATE DELAY: LOOP DELAY RET下

15、面的程序段就是利用延遲子程序來(lái)控制鋸齒波周期的。下面的程序段就是利用延遲子程序來(lái)控制鋸齒波周期的。10.4 A/D轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)A/D轉(zhuǎn)換器是將模仿量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件，模仿量可以轉(zhuǎn)換器是將模仿量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件，模仿量可以是電壓、電流等信號(hào)，也可以是聲、光、壓力、溫度、濕是電壓、電流等信號(hào)，也可以是聲、光、壓力、溫度、濕度等隨時(shí)間連續(xù)變化的非電的物理量。非電量的模仿量可度等隨時(shí)間連續(xù)變化的非電的物理量。非電量的模仿量可通過(guò)適當(dāng)?shù)膫鞲衅魍ㄟ^(guò)適當(dāng)?shù)膫鞲衅?如光電傳感器、壓力傳感器、溫度傳感如光電傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器器)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。1. 分辨率分辨

16、率A/D轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)有以下幾方面。轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)有以下幾方面。分辨率表示轉(zhuǎn)換器對(duì)微小輸入量變化的敏感水平，通常用轉(zhuǎn)分辨率表示轉(zhuǎn)換器對(duì)微小輸入量變化的敏感水平，通常用轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字量的位數(shù)來(lái)表示。例如，對(duì)換器輸出數(shù)字量的位數(shù)來(lái)表示。例如，對(duì)8位位A/D轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換器，其數(shù)字輸出量的變化范圍為數(shù)字輸出量的變化范圍為0255，當(dāng)輸入電壓滿(mǎn)刻度為，當(dāng)輸入電壓滿(mǎn)刻度為5V時(shí)，時(shí)，轉(zhuǎn)換電路對(duì)輸入模仿電壓的分辨才干為轉(zhuǎn)換電路對(duì)輸入模仿電壓的分辨才干為5V/25519.6mV。目。目前常用的前常用的A/D轉(zhuǎn)換集成芯片的轉(zhuǎn)換位數(shù)有轉(zhuǎn)換集成芯片的轉(zhuǎn)換位數(shù)有8位、位、10位、位、12位和位和14位等。位

17、等。2. 精度精度A/D轉(zhuǎn)換器的精度是指與數(shù)字輸出量所對(duì)應(yīng)的模仿輸入量的轉(zhuǎn)換器的精度是指與數(shù)字輸出量所對(duì)應(yīng)的模仿輸入量的實(shí)際值與理論值之間的差值。實(shí)際值與理論值之間的差值。A/D轉(zhuǎn)換電路中與每個(gè)數(shù)字量轉(zhuǎn)換電路中與每個(gè)數(shù)字量對(duì)應(yīng)的模仿輸入量并非是單一的數(shù)值，而是一個(gè)范圍對(duì)應(yīng)的模仿輸入量并非是單一的數(shù)值，而是一個(gè)范圍，如，如圖圖10.8(a)所示。所示。圖中圖中的大小，在理論上取決于電路的分辨率。的大小，在理論上取決于電路的分辨率。例如例如,對(duì)滿(mǎn)刻度輸入電壓為對(duì)滿(mǎn)刻度輸入電壓為5V的的12位位A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器，為為1.22mV。定義定義為數(shù)字量的最小有效位為數(shù)字量的最小有效位LSB。但在外界環(huán)

18、境的影響下，與每一數(shù)字輸出量對(duì)應(yīng)的輸入量實(shí)際但在外界環(huán)境的影響下，與每一數(shù)字輸出量對(duì)應(yīng)的輸入量實(shí)際范圍往往偏離理論值范圍往往偏離理論值。精度通常用最小有效位精度通常用最小有效位LSB的分?jǐn)?shù)值來(lái)表示。的分?jǐn)?shù)值來(lái)表示。目前常用的目前常用的A/D轉(zhuǎn)換集成芯片的精度為轉(zhuǎn)換集成芯片的精度為1/42LSB。3. 轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間完成一次完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間，稱(chēng)為轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間，稱(chēng)為A/D轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換時(shí)轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換時(shí)間。目前，常用的間。目前，常用的A/D轉(zhuǎn)換集成芯片的轉(zhuǎn)換時(shí)間約為幾個(gè)轉(zhuǎn)換集成芯片的轉(zhuǎn)換時(shí)間約為幾個(gè)s200s。在選用。在選用A/D轉(zhuǎn)換集成芯片時(shí)，應(yīng)綜合考慮分辨率、精度、轉(zhuǎn)換集成

19、芯片時(shí)，應(yīng)綜合考慮分辨率、精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、使用環(huán)境溫度以及經(jīng)濟(jì)性等諸因素。轉(zhuǎn)換時(shí)間、使用環(huán)境溫度以及經(jīng)濟(jì)性等諸因素。12位位A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器適用于高分辨率系統(tǒng)；陶瓷封裝器適用于高分辨率系統(tǒng)；陶瓷封裝A/D轉(zhuǎn)換芯片適用于轉(zhuǎn)換芯片適用于-25+85或或-55+125，塑料封裝芯片適且于，塑料封裝芯片適且于070。4. 溫度系數(shù)和增益系數(shù)溫度系數(shù)和增益系數(shù)這兩項(xiàng)指標(biāo)都是表示這兩項(xiàng)指標(biāo)都是表示A/D轉(zhuǎn)換器受環(huán)境溫度影響的水平。一轉(zhuǎn)換器受環(huán)境溫度影響的水平。一般用每攝氏度溫度變化所產(chǎn)生的相對(duì)誤差作為指標(biāo)，以般用每攝氏度溫度變化所產(chǎn)生的相對(duì)誤差作為指標(biāo)，以ppm/為單位表示。為單位表示。5. 對(duì)電源電壓變

20、化的抑制比對(duì)電源電壓變化的抑制比A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)電源電壓變化的抑制比轉(zhuǎn)換器對(duì)電源電壓變化的抑制比(PSRR)用改變電源電壓用改變電源電壓使數(shù)據(jù)發(fā)生使數(shù)據(jù)發(fā)生1LSB變化時(shí)所對(duì)應(yīng)的電源電壓變化范圍來(lái)表示。變化時(shí)所對(duì)應(yīng)的電源電壓變化范圍來(lái)表示。10.5 A/D轉(zhuǎn)換器工作原理轉(zhuǎn)換器工作原理ADC是把模仿量是把模仿量(通常是模仿電壓通常是模仿電壓)信號(hào)轉(zhuǎn)換為信號(hào)轉(zhuǎn)換為n位二進(jìn)制數(shù)字位二進(jìn)制數(shù)字量信號(hào)的電路。量信號(hào)的電路。10.5.1 采樣采樣采樣采樣堅(jiān)持堅(jiān)持量化量化編碼編碼前兩步在采樣堅(jiān)持電路中完成，后兩步在前兩步在采樣堅(jiān)持電路中完成，后兩步在A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中同轉(zhuǎn)換過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)。時(shí)實(shí)現(xiàn)。這種轉(zhuǎn)換通常分

21、這種轉(zhuǎn)換通常分4步進(jìn)展：步進(jìn)展：所謂采樣，是將一個(gè)時(shí)間上連續(xù)變化的模仿量轉(zhuǎn)換為時(shí)間上所謂采樣，是將一個(gè)時(shí)間上連續(xù)變化的模仿量轉(zhuǎn)換為時(shí)間上斷續(xù)變化的斷續(xù)變化的(離散的離散的)模仿量。模仿量。采樣是把一個(gè)時(shí)間上連續(xù)變化的模仿量轉(zhuǎn)換為一個(gè)串脈沖采樣是把一個(gè)時(shí)間上連續(xù)變化的模仿量轉(zhuǎn)換為一個(gè)串脈沖,脈沖脈沖的幅度取決于輸入模仿量，時(shí)間上通常采用等時(shí)間間隔采樣。的幅度取決于輸入模仿量，時(shí)間上通常采用等時(shí)間間隔采樣。圖圖10.9采樣器相當(dāng)于一個(gè)受控的理想開(kāi)關(guān)，采樣器相當(dāng)于一個(gè)受控的理想開(kāi)關(guān)，s(t)=1時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合，時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合，fs(t)=f(t)；s(t)=0時(shí)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，時(shí)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，fs(t)=0。如用

22、數(shù)字邏輯式表。如用數(shù)字邏輯式表示，即為：示，即為：fs(t)=f(t)s(t)，s(t)=1或或0，也可用波形圖表示，也可用波形圖表示，采樣過(guò)程的示意圖如圖采樣過(guò)程的示意圖如圖10.9所示。所示。如圖如圖10.10(a)，(b)，(c)所示。所示。從波形圖可見(jiàn)，在從波形圖可見(jiàn)，在s(t)=1期間，輸出跟蹤輸入變化，相當(dāng)于輸出把輸入的期間，輸出跟蹤輸入變化，相當(dāng)于輸出把輸入的“樣品采下來(lái)了。所以也可把采樣電路叫做跟蹤電路。樣品采下來(lái)了。所以也可把采樣電路叫做跟蹤電路。10.5.2 堅(jiān)持堅(jiān)持所謂堅(jiān)持，就是將采樣得到的模仿量值堅(jiān)持下來(lái)，即是所謂堅(jiān)持，就是將采樣得到的模仿量值堅(jiān)持下來(lái)，即是說(shuō)，說(shuō)，s(

23、t)=0期間，使輸出不是等于期間，使輸出不是等于0，而是等于采樣控制脈，而是等于采樣控制脈沖存在的最后霎時(shí)的采樣值，如圖沖存在的最后霎時(shí)的采樣值，如圖10.10(d)所示。所示。最根本的采樣最根本的采樣堅(jiān)持電路如圖堅(jiān)持電路如圖10.11所示。所示?？梢?jiàn)，堅(jiān)持發(fā)生在可見(jiàn)，堅(jiān)持發(fā)生在s(t)=0期間。它由期間。它由MOS管采樣開(kāi)關(guān)管采樣開(kāi)關(guān)T、堅(jiān)持、堅(jiān)持電容電容Cb和運(yùn)放做成的跟隨器三部分組成。和運(yùn)放做成的跟隨器三部分組成。s(t)=1時(shí)，時(shí)，T導(dǎo)通，導(dǎo)通，vi向向Cb充電，充電，vC和和v0跟蹤跟蹤vi變化，即對(duì)變化，即對(duì)vi采樣。采樣。 s(t)=0時(shí)，時(shí)，T截止，截止，v0將堅(jiān)持前一霎時(shí)采樣

24、的數(shù)值不變。只要將堅(jiān)持前一霎時(shí)采樣的數(shù)值不變。只要Cb的漏電電的漏電電阻、跟隨器的輸入電阻和阻、跟隨器的輸入電阻和MOS管管T的截止電阻都足夠大，大的截止電阻都足夠大，大到可忽略到可忽略Cb的放電電流的水平，的放電電流的水平，v0就能堅(jiān)持到下次采樣脈沖就能堅(jiān)持到下次采樣脈沖到來(lái)之前而根本不變。實(shí)際中進(jìn)展到來(lái)之前而根本不變。實(shí)際中進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換時(shí)所用的輸入電轉(zhuǎn)換時(shí)所用的輸入電壓，就是這種堅(jiān)持下來(lái)的采樣電壓，也就是每次采樣完畢時(shí)壓，就是這種堅(jiān)持下來(lái)的采樣電壓，也就是每次采樣完畢時(shí)的輸入電壓。的輸入電壓。10.5.3 量化和編碼量化和編碼所謂量化，就是用根本的量化電平所謂量化，就是用根本的量化電平q

25、的個(gè)數(shù)來(lái)表示采樣的個(gè)數(shù)來(lái)表示采樣堅(jiān)堅(jiān)持持電路得到的模仿電壓值。電路得到的模仿電壓值。這一過(guò)程實(shí)質(zhì)上是把時(shí)間上離散而數(shù)字上連續(xù)的模仿量以一定這一過(guò)程實(shí)質(zhì)上是把時(shí)間上離散而數(shù)字上連續(xù)的模仿量以一定的準(zhǔn)確度變?yōu)闀r(shí)間上、數(shù)字上都離散的、量級(jí)化的等效數(shù)字值。的準(zhǔn)確度變?yōu)闀r(shí)間上、數(shù)字上都離散的、量級(jí)化的等效數(shù)字值。量級(jí)化的方法通常有兩種：量級(jí)化的方法通常有兩種：只舍不入法和有舍有入法只舍不入法和有舍有入法(四舍五入法四舍五入法)。這兩種量化法的示意圖如圖這兩種量化法的示意圖如圖量化過(guò)程也就是把采樣堅(jiān)持下來(lái)的模仿值舍入成整數(shù)的過(guò)程。量化過(guò)程也就是把采樣堅(jiān)持下來(lái)的模仿值舍入成整數(shù)的過(guò)程。對(duì)于連續(xù)變化的模仿量，

26、只要當(dāng)數(shù)值正好等于量化電平的整對(duì)于連續(xù)變化的模仿量，只要當(dāng)數(shù)值正好等于量化電平的整數(shù)倍時(shí)，量化后才是準(zhǔn)確值，數(shù)倍時(shí)，量化后才是準(zhǔn)確值，圖圖10.12這種由于量化而產(chǎn)生的誤差，稱(chēng)之為量化誤差，它直接影響了這種由于量化而產(chǎn)生的誤差，稱(chēng)之為量化誤差，它直接影響了轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度。轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度。量化誤差是由于量化電平的有限性形成的，所以它是原理性誤量化誤差是由于量化電平的有限性形成的，所以它是原理性誤差，只能減小，而無(wú)法消除。差，只能減小，而無(wú)法消除。為減小量化誤差，根本的方法是取小的量化電平。為減小量化誤差，根本的方法是取小的量化電平。編碼就是把已經(jīng)量化的模仿數(shù)值編碼就是把已經(jīng)量化的模仿數(shù)值(它

27、一定是量化電平的整數(shù)它一定是量化電平的整數(shù)倍倍)用二進(jìn)制數(shù)碼、用二進(jìn)制數(shù)碼、BCD碼或其他碼來(lái)表示，碼或其他碼來(lái)表示，用二進(jìn)制來(lái)對(duì)圖用二進(jìn)制來(lái)對(duì)圖10.12(c)的量化結(jié)果進(jìn)展編碼，那么可得到圖的量化結(jié)果進(jìn)展編碼，那么可得到圖中所示的編碼輸出。中所示的編碼輸出。至此，即完成了至此，即完成了A/D轉(zhuǎn)換的全過(guò)程，將各采樣點(diǎn)的模仿電壓轉(zhuǎn)換的全過(guò)程，將各采樣點(diǎn)的模仿電壓轉(zhuǎn)換成了與之一一對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)碼。轉(zhuǎn)換成了與之一一對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)碼。其主要原理為：將一個(gè)待轉(zhuǎn)換的模仿輸入信號(hào)其主要原理為：將一個(gè)待轉(zhuǎn)換的模仿輸入信號(hào)VIN與一個(gè)與一個(gè)“推推測(cè)信號(hào)測(cè)信號(hào)V1相比較，根據(jù)推測(cè)信號(hào)是大于還是小于輸入信相比較，

28、根據(jù)推測(cè)信號(hào)是大于還是小于輸入信號(hào)來(lái)決定減小還是增大該推測(cè)信號(hào)，以便向模仿輸入信號(hào)號(hào)來(lái)決定減小還是增大該推測(cè)信號(hào)，以便向模仿輸入信號(hào)迫近。推測(cè)信號(hào)由迫近。推測(cè)信號(hào)由D/A變換器的輸出獲得，當(dāng)推測(cè)信號(hào)與變換器的輸出獲得，當(dāng)推測(cè)信號(hào)與模仿輸入信號(hào)模仿輸入信號(hào)“相等時(shí)，向相等時(shí)，向D/A轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)字即為對(duì)轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)字即為對(duì)應(yīng)的模仿輸入的數(shù)字。應(yīng)的模仿輸入的數(shù)字。實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的方法很多，常用的有逐次迫近法、雙積分法轉(zhuǎn)換的方法很多，常用的有逐次迫近法、雙積分法及電壓頻率轉(zhuǎn)換法等。及電壓頻率轉(zhuǎn)換法等。1. 逐次迫近法逐次迫近法A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器逐次迫近法逐次迫近法A/D轉(zhuǎn)換是一個(gè)具有反響回路

29、的閉路系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換是一個(gè)具有反響回路的閉路系統(tǒng)。A/D轉(zhuǎn)換器可劃分成轉(zhuǎn)換器可劃分成3大部分：比較環(huán)節(jié)、控制環(huán)節(jié)、比較規(guī)大部分：比較環(huán)節(jié)、控制環(huán)節(jié)、比較規(guī)范范(D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器)。圖圖10.13就是逐次迫近法就是逐次迫近法A/D轉(zhuǎn)換器的原理電路。轉(zhuǎn)換器的原理電路。圖圖10.13其其“推測(cè)的算法是這樣的，它使二進(jìn)制計(jì)數(shù)器中的二進(jìn)制數(shù)推測(cè)的算法是這樣的，它使二進(jìn)制計(jì)數(shù)器中的二進(jìn)制數(shù)的每一位從最高位起依次置的每一位從最高位起依次置1。每接一位時(shí)，都要進(jìn)展測(cè)試。每接一位時(shí)，都要進(jìn)展測(cè)試。假設(shè)模仿輸入信號(hào)假設(shè)模仿輸入信號(hào)VIN小于推測(cè)信號(hào)小于推測(cè)信號(hào)V1，那么比較器的輸，那么比較器的輸出為零，并使該位置零

30、；否那么比較器的輸出為出為零，并使該位置零；否那么比較器的輸出為1，并使該，并使該位堅(jiān)持位堅(jiān)持1。無(wú)論哪種情況，均應(yīng)繼續(xù)比較下一位，直到最末。無(wú)論哪種情況，均應(yīng)繼續(xù)比較下一位，直到最末位為止。此時(shí)在位為止。此時(shí)在D/A變換器的數(shù)字輸入即為對(duì)應(yīng)于模仿輸入變換器的數(shù)字輸入即為對(duì)應(yīng)于模仿輸入信號(hào)的數(shù)字量，將此數(shù)字輸出，即完成其信號(hào)的數(shù)字量，將此數(shù)字輸出，即完成其A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程。轉(zhuǎn)換過(guò)程。2. 雙積分法雙積分法A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器雙積分法雙積分法A/D轉(zhuǎn)換器由電子開(kāi)關(guān)、積分器、比較器和控制邏輯轉(zhuǎn)換器由電子開(kāi)關(guān)、積分器、比較器和控制邏輯等部件組成。如圖等部件組成。如圖10.14(a)所示。所示。雙積分法雙

31、積分法A/D轉(zhuǎn)換器是將未知電壓轉(zhuǎn)換器是將未知電壓VX轉(zhuǎn)換成時(shí)間值來(lái)間接丈轉(zhuǎn)換成時(shí)間值來(lái)間接丈量的，所以雙積分法量的，所以雙積分法A/D轉(zhuǎn)換器也叫做轉(zhuǎn)換器也叫做T-V型型A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。在進(jìn)展一次在進(jìn)展一次A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，開(kāi)關(guān)先把轉(zhuǎn)換時(shí)，開(kāi)關(guān)先把VX采樣輸入到積分器，積采樣輸入到積分器，積分器從零開(kāi)場(chǎng)進(jìn)展固定時(shí)間分器從零開(kāi)場(chǎng)進(jìn)展固定時(shí)間T的正向積分，時(shí)間的正向積分，時(shí)間T到后，開(kāi)到后，開(kāi)關(guān)將與關(guān)將與VX極性相反的基準(zhǔn)電壓極性相反的基準(zhǔn)電壓VREF輸入到積分器進(jìn)展反輸入到積分器進(jìn)展反相積分，到輸出為零伏時(shí)停頓反相積分。相積分，到輸出為零伏時(shí)停頓反相積分。圖圖10.14(b)所示的積分器輸出波形

32、可以看出：反相積分時(shí)積分所示的積分器輸出波形可以看出：反相積分時(shí)積分器的斜率是固定的，器的斜率是固定的，VX越大、積分器的輸出電壓越大、反越大、積分器的輸出電壓越大、反相積分時(shí)間越長(zhǎng)。計(jì)數(shù)器在反相積分時(shí)間內(nèi)所計(jì)的數(shù)值就相積分時(shí)間越長(zhǎng)。計(jì)數(shù)器在反相積分時(shí)間內(nèi)所計(jì)的數(shù)值就是與輸入電壓是與輸入電壓VX在時(shí)間在時(shí)間T內(nèi)的平均值對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。內(nèi)的平均值對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。由于這種由于這種A/D要經(jīng)歷正、反兩次積分，故轉(zhuǎn)換速度較慢。要經(jīng)歷正、反兩次積分，故轉(zhuǎn)換速度較慢。3. 電壓頻率轉(zhuǎn)換法電壓頻率轉(zhuǎn)換法A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器(1) VFC模模/數(shù)轉(zhuǎn)換器工作原理：數(shù)轉(zhuǎn)換器工作原理： VFC(電壓頻率轉(zhuǎn)換器電壓頻率轉(zhuǎn)換

33、器)構(gòu)成構(gòu)成模模/數(shù)轉(zhuǎn)換器時(shí)，由計(jì)數(shù)器、控制門(mén)及一個(gè)具有恒定時(shí)間的時(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換器時(shí)，由計(jì)數(shù)器、控制門(mén)及一個(gè)具有恒定時(shí)間的時(shí)鐘門(mén)控制信號(hào)組成。圖鐘門(mén)控制信號(hào)組成。圖10.15示出示出VFC型型A/D轉(zhuǎn)換裝置的流程轉(zhuǎn)換裝置的流程圖和波形。當(dāng)電壓圖和波形。當(dāng)電壓Vi加至加至VFC的輸入端后，便產(chǎn)生頻率的輸入端后，便產(chǎn)生頻率f與與Vi成正比的脈沖。該脈沖通過(guò)由時(shí)鐘控制的門(mén)，在單位時(shí)間成正比的脈沖。該脈沖通過(guò)由時(shí)鐘控制的門(mén)，在單位時(shí)間T內(nèi)由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器在每次計(jì)數(shù)開(kāi)場(chǎng)時(shí)，原來(lái)的計(jì)數(shù)內(nèi)由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器在每次計(jì)數(shù)開(kāi)場(chǎng)時(shí)，原來(lái)的計(jì)數(shù)值被清零。這樣，每個(gè)單位時(shí)間內(nèi)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值就正比值被清零。這樣，每個(gè)單

34、位時(shí)間內(nèi)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值就正比于輸入電壓于輸入電壓Vi，從而完成，從而完成A/D變換。變換。圖圖10.15 VFC輸出頻率為輸出頻率為f的脈沖信號(hào)，只需要兩根傳輸線(xiàn)就可進(jìn)展的脈沖信號(hào)，只需要兩根傳輸線(xiàn)就可進(jìn)展傳送。用這種方式對(duì)消費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)進(jìn)展采樣和遠(yuǎn)間隔傳送。用這種方式對(duì)消費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)進(jìn)展采樣和遠(yuǎn)間隔 傳傳輸都很方便，且傳輸過(guò)程中的抗干擾才干強(qiáng)。輸都很方便，且傳輸過(guò)程中的抗干擾才干強(qiáng)。當(dāng)當(dāng)VFC的滿(mǎn)度頻率知時(shí)，的滿(mǎn)度頻率知時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換周期為：轉(zhuǎn)換周期為：T=N/F (10-3)式中式中NA/D轉(zhuǎn)換器最大輸出計(jì)數(shù)值；轉(zhuǎn)換器最大輸出計(jì)數(shù)值；FVFC的滿(mǎn)度頻率。的滿(mǎn)度頻率。VFC與微型機(jī)結(jié)合起來(lái)

35、，可方便的構(gòu)成多位高精度的與微型機(jī)結(jié)合起來(lái)，可方便的構(gòu)成多位高精度的A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，且具有如下特點(diǎn)：換器，且具有如下特點(diǎn)： VFC價(jià)格不高。用它構(gòu)成的價(jià)格不高。用它構(gòu)成的A/D轉(zhuǎn)換器，在零點(diǎn)漂移及非轉(zhuǎn)換器，在零點(diǎn)漂移及非線(xiàn)性誤差等方面，性能均優(yōu)于逐次迫近式線(xiàn)性誤差等方面，性能均優(yōu)于逐次迫近式A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。(b) 在多微機(jī)系統(tǒng)中，利用單片機(jī)與在多微機(jī)系統(tǒng)中，利用單片機(jī)與VFC構(gòu)成構(gòu)成A/D轉(zhuǎn)換器。由轉(zhuǎn)換器。由于系統(tǒng)是多機(jī)同時(shí)工作，即在同一時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多于系統(tǒng)是多機(jī)同時(shí)工作，即在同一時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多功能的控制運(yùn)算，這就處置了實(shí)時(shí)控制中在速度上的矛盾。功能的控制運(yùn)算，這就處置了實(shí)時(shí)

36、控制中在速度上的矛盾。 VFC的輸入量為模似信號(hào)的輸入量為模似信號(hào)Vi輸出的是脈沖信號(hào)，只需采用輸出的是脈沖信號(hào)，只需采用光耦合器傳輸脈沖信號(hào)，便可實(shí)現(xiàn)模似輸入信號(hào)光耦合器傳輸脈沖信號(hào)，便可實(shí)現(xiàn)模似輸入信號(hào)Vi和計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的隔離。系統(tǒng)之間的隔離。 由于由于VFC的工作過(guò)程具有積分特性，因而在構(gòu)成的工作過(guò)程具有積分特性，因而在構(gòu)成A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器時(shí)，對(duì)噪聲具有良好的濾波作用。所以，采用器時(shí)，對(duì)噪聲具有良好的濾波作用。所以，采用VFC進(jìn)展進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，其輸入信號(hào)的濾波環(huán)節(jié)可簡(jiǎn)化。轉(zhuǎn)換時(shí)，其輸入信號(hào)的濾波環(huán)節(jié)可簡(jiǎn)化。采用采用VFC構(gòu)成構(gòu)成A/D轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度較慢。為了抑制轉(zhuǎn)換

37、器的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度較慢。為了抑制這一缺點(diǎn)，可采用如下措施：這一缺點(diǎn)，可采用如下措施：(a) 采用高頻采用高頻VFC。假設(shè)采用。假設(shè)采用5MHz的的VFC構(gòu)成構(gòu)成10位位A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器，那么最大轉(zhuǎn)換器，那么最大轉(zhuǎn)換 時(shí)間只需時(shí)間只需200s，這就進(jìn)入了中速，這就進(jìn)入了中速A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換的行列。換的行列。(2) 電壓頻率變換器電壓頻率變換器(VFC)的傳輸特性：的傳輸特性： VFC是輸出信號(hào)頻率是輸出信號(hào)頻率正比于輸入電壓數(shù)值的線(xiàn)性變換器，其傳輸特性正比于輸入電壓數(shù)值的線(xiàn)性變換器，其傳輸特性(如圖如圖10.16所示可由下式表示：所示可由下式表示： f=KVi(10-4)式中式中 f變換器輸出信號(hào)頻

38、率；變換器輸出信號(hào)頻率；Vi變換器輸入電壓；變換器輸入電壓；K變換器的增益。變換器的增益。 頻率范圍：是指在額定輸入電壓范圍內(nèi)的輸出脈沖頻率范頻率范圍：是指在額定輸入電壓范圍內(nèi)的輸出脈沖頻率范圍，通常分圍，通常分010kHz，0100kHz，01MHz三種。近年三種。近年來(lái)，國(guó)外已消費(fèi)出輸出頻率為來(lái)，國(guó)外已消費(fèi)出輸出頻率為05MHz的的VFC模塊模塊(如美國(guó)如美國(guó)TP公司消費(fèi)的公司消費(fèi)的4707)。VFC具有如下主要指標(biāo)：具有如下主要指標(biāo)： 模仿輸入電壓范圍：變換器額定輸入電壓的范圍，一般模仿輸入電壓范圍：變換器額定輸入電壓的范圍，一般為為010V，該輸入值通常還允許超出量程，該輸入值通常還允

39、許超出量程10%100%。 輸入阻抗：輸入端對(duì)地的等效電阻，該值一般在輸入阻抗：輸入端對(duì)地的等效電阻，該值一般在10100k之間。之間。 非線(xiàn)性誤差：一般用相對(duì)滿(mǎn)量程的百分?jǐn)?shù)表示，通常在非線(xiàn)性誤差：一般用相對(duì)滿(mǎn)量程的百分?jǐn)?shù)表示，通常在0.0.001%之間。之間。 滿(mǎn)程穩(wěn)定性：包括滿(mǎn)程溫度系數(shù)、時(shí)間漂移、電源電壓滿(mǎn)程穩(wěn)定性：包括滿(mǎn)程溫度系數(shù)、時(shí)間漂移、電源電壓靈敏度部分。其中溫度系數(shù)是主要的，一般幾十幾百靈敏度部分。其中溫度系數(shù)是主要的，一般幾十幾百ppm(即百萬(wàn)分之幾即百萬(wàn)分之幾)/的數(shù)量級(jí)。的數(shù)量級(jí)。 工作電壓：一般是工作電壓：一般是15V，其可變化范圍為，其可變化范圍為12V。 電源電流：

40、該指標(biāo)實(shí)際上表示了器件的功耗。正負(fù)電電源電流：該指標(biāo)實(shí)際上表示了器件的功耗。正負(fù)電源電流一般為幾源電流一般為幾mA到到2030mA。 工作溫度：通常要求工作溫度：通常要求VFC模塊在模塊在0+70范圍內(nèi)范圍內(nèi)能正常工作。能正常工作。10.6 ADC 0809 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC 0809是是National半導(dǎo)體公司消費(fèi)半導(dǎo)體公司消費(fèi)CMOS資料的資料的A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器。它是具有器。它是具有8個(gè)通道的模仿量輸入線(xiàn)，可在程序控制下對(duì)個(gè)通道的模仿量輸入線(xiàn)，可在程序控制下對(duì)任意通道進(jìn)展任意通道進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換，得到轉(zhuǎn)換，得到8位二進(jìn)制數(shù)字量。位二進(jìn)制數(shù)字量。10.6.1 ADC 0809的構(gòu)造的

41、構(gòu)造其主要技術(shù)指標(biāo)如下：其主要技術(shù)指標(biāo)如下： 電源電壓電源電壓6.5V分辨率分辨率8位位時(shí)鐘頻率時(shí)鐘頻率640kHz轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間100s未經(jīng)調(diào)整誤差未經(jīng)調(diào)整誤差1/2LSB和和1LSB模仿量輸入電壓范圍模仿量輸入電壓范圍05V功耗功耗15mW其引腳如圖其引腳如圖10.17所示。所示。圖圖10.18為為ADC 0809內(nèi)部原理框圖內(nèi)部原理框圖圖圖10.19示出了示出了4R電阻網(wǎng)絡(luò)及相應(yīng)的開(kāi)關(guān)樹(shù)。電阻網(wǎng)絡(luò)及相應(yīng)的開(kāi)關(guān)樹(shù)。10.6.2 ADC 0809與系統(tǒng)總線(xiàn)的連接與系統(tǒng)總線(xiàn)的連接ADC 0809與系統(tǒng)總線(xiàn)連接如圖與系統(tǒng)總線(xiàn)連接如圖10.20所示。所示。例如，假設(shè)例如，假設(shè)DAC0809端口地

42、址為端口地址為PORCT，要把，要把3通道的模通道的模仿量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送到仿量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送到AL寄存器中，那么只需執(zhí)行以下寄存器中，那么只需執(zhí)行以下程序即可。程序即可。START：MOVAL，03HOUTPORCT，AL；送通道地址；送通道地址CALLDELAY；調(diào)延時(shí)子程序；調(diào)延時(shí)子程序INAL，PORCT；讀取轉(zhuǎn)換數(shù)字量；讀取轉(zhuǎn)換數(shù)字量10.7 AD 570 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 AD 570是是AD公司消費(fèi)的公司消費(fèi)的8位逐次迫近型位逐次迫近型A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換芯片，它將芯片，它將D/A轉(zhuǎn)換電路、基準(zhǔn)電壓、時(shí)鐘、比較器、轉(zhuǎn)換電路、基準(zhǔn)電壓、時(shí)鐘、比較器、逐次迫近寄存器以及輸出緩沖存儲(chǔ)器等集成

43、在一塊芯逐次迫近寄存器以及輸出緩沖存儲(chǔ)器等集成在一塊芯片上，并具有三態(tài)輸出。在一般情況下，無(wú)需加任何片上，并具有三態(tài)輸出。在一般情況下，無(wú)需加任何外部電路，只要接上外部電路，只要接上+5V及及-15V電源，加上模仿輸入，電源，加上模仿輸入，給出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)給出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)8位位A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。10.7.1 AD 570的構(gòu)造的構(gòu)造電源電源+5V及及-15V內(nèi)含基準(zhǔn)電源內(nèi)含基準(zhǔn)電源分辨率分辨率8位位轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間25s轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度2LSB輸入信號(hào)單級(jí)性或雙極性輸入信號(hào)單級(jí)性或雙極性AD 570的主要特性指標(biāo)如下：的主要特性指標(biāo)如下：AD 570引腳排列如圖引腳排列如圖

44、10.21所示。所示。10.7.2 AD 570工作方式工作方式把轉(zhuǎn)換完畢信號(hào)作為中斷懇求信號(hào)，送到中斷控制器的中斷懇求輸入把轉(zhuǎn)換完畢信號(hào)作為中斷懇求信號(hào)，送到中斷控制器的中斷懇求輸入端。端。A/D轉(zhuǎn)換完畢時(shí)，轉(zhuǎn)換完畢時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換芯片會(huì)輸出轉(zhuǎn)換完畢信號(hào)，通過(guò)轉(zhuǎn)換芯片會(huì)輸出轉(zhuǎn)換完畢信號(hào)，通過(guò)CPU讀取轉(zhuǎn)換數(shù)讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。據(jù)。CPU一般可以采用一般可以采用4種方式和種方式和A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)展聯(lián)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。轉(zhuǎn)換器進(jìn)展聯(lián)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。第第1種種 程序查詢(xún)方式。程序查詢(xún)方式。 在啟動(dòng)在啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器工作以后，程序不時(shí)讀取轉(zhuǎn)換器工作以后，程序不時(shí)讀取A/D轉(zhuǎn)換完畢信號(hào)，假如發(fā)轉(zhuǎn)換完畢信號(hào)，假如發(fā)現(xiàn)完畢信號(hào)有效，那么認(rèn)為完成一次轉(zhuǎn)換，因而用輸入指令讀取數(shù)據(jù)。現(xiàn)完畢信號(hào)有效，那么認(rèn)為完成一次轉(zhuǎn)換，因而用輸入指令讀取數(shù)據(jù)