數(shù)字電子技術(shù)第8章 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換

1、數(shù) 字 電 子 技 術(shù)第8章 數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換范立南范立南 田丹田丹 李雪飛李雪飛 張明張明 編著編著清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第第8 8章章 數(shù)數(shù)/ /模和模模和模/ /數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)轉(zhuǎn)換l8.1 8.1 概述概述l8.2 D/A8.2 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 l8.3 A/D8.3 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器l8.4 8.4 實(shí)例電路分析：數(shù)字電壓表電路實(shí)例電路分析：數(shù)字電壓表電路8.1 概述 在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的控制，要將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的信息如溫度、壓力、流量等傳遞給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)計(jì)算、處理后，將結(jié)果以數(shù)字量的形式輸出，并轉(zhuǎn)換為適合于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制的量。溫度、壓力、流量等都是隨

2、著時(shí)間連續(xù)變化的模擬量，而計(jì)算機(jī)處理的是數(shù)字信號(hào)，這樣就需要模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。而計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)去控制被控對(duì)象又需要將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，所以需要經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量轉(zhuǎn)換器模擬量。 為了保證數(shù)據(jù)處理結(jié)果的準(zhǔn)確性，AD轉(zhuǎn)換器和DA轉(zhuǎn)換器必須有足夠高的轉(zhuǎn)換精度。同時(shí)，為了適應(yīng)快速過(guò)程的控制和檢測(cè)的需要，AD轉(zhuǎn)換器和DA轉(zhuǎn)換器還必須有足夠快的轉(zhuǎn)換速度。因此，轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度是衡量AD轉(zhuǎn)換器和DA轉(zhuǎn)換器性能優(yōu)劣的主要標(biāo)志。 目前常見(jiàn)的DA轉(zhuǎn)換器有，權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)型DA轉(zhuǎn)換器、倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DA轉(zhuǎn)換器、權(quán)電流型DA轉(zhuǎn)換器和雙極性DA轉(zhuǎn)換器等。 AD轉(zhuǎn)換器的類型也有多種，比如并行比較型

3、A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器和雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器等。8.2 D/A轉(zhuǎn)換器8.2.1 D/A轉(zhuǎn)換的基本原理 D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)質(zhì)上都是一種解碼器。 假設(shè)輸入的二進(jìn)制數(shù)為 ( )，參考電壓為 ，則D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量 可表示為 nD01221dddddnnREFVOvREFOVKDvn 式中K為解碼電路的解碼系數(shù)。因?yàn)槿魏我粋€(gè)二進(jìn)制數(shù) 都可以表示為 nD100011222211B222222)(niiinnnnnddddddD10REFO2niiiVdKv所以 由以上可知，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電壓 在數(shù)值上等于二進(jìn)制數(shù)為“1”的每一位所對(duì)應(yīng)的模擬電壓之和。 OvD/A轉(zhuǎn)換器的方框圖如下圖所

4、示。 8.2.2 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)型D/A轉(zhuǎn)換器 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)型D/A轉(zhuǎn)換器的原理圖 S3、S2、S1和S04個(gè)電子開(kāi)關(guān)的狀態(tài)分別受輸入代碼d3、d2、d1和d0的取值控制，代碼為1時(shí)開(kāi)關(guān)接到參考電壓上，代碼為0時(shí)開(kāi)關(guān)接地。 根據(jù)反相比例加法器輸入與輸出之間的關(guān)系式可得44REF332211004REF3REF2REF12REF03REFFFO222222 2222DVddddVRdRVdRVdRVdRVRiv 對(duì)于n位的權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器，當(dāng)反饋電阻為R/2時(shí)，輸出電壓的計(jì)算公式可寫(xiě)成nnREF1 -n1 -n2-n2-n1100nREFO222222DVddddVv 當(dāng)輸入的數(shù)字量 =0時(shí)，

5、。nD0Ov 當(dāng) =1111時(shí)， 。nDREFnnO212Vv故的最大變化范圍是0 。REFnn212V 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)型DA轉(zhuǎn)換器電路的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所用的電阻元件數(shù)較少。缺點(diǎn)是各個(gè)電阻的阻值相差較大，尤其是在輸入信號(hào)的位數(shù)較多時(shí)，這個(gè)問(wèn)題就更加突出。8.2.3 倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器 倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器 計(jì)算受電子開(kāi)關(guān)控制的各支路電流大小的等效電路如下圖所示。 從參考電源流入到T形電阻網(wǎng)絡(luò)的總電流為 ，根據(jù)并聯(lián)分流公式，可得各個(gè)電子開(kāi)關(guān)所在支路的電流為I/2、I/4、I/8和I/16。RVIREF 如果令 時(shí)開(kāi)關(guān) 接地(運(yùn)放的同相輸入端 )， 時(shí)開(kāi)關(guān) 接運(yùn)放的反相輸入端。根據(jù)

6、反相加法器的計(jì)算公式可得倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為0idiSV1idiS44REF332211004REF3210FO222222 24816DVddddVRdIdIdIdIRIv 倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)是電阻種類少，只有R和2R兩種，因此可以提高制造精度。由于在倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DA轉(zhuǎn)換器中，各支路電流直接流入運(yùn)算放大器的輸入端，它們之間不存在傳輸上的時(shí)間差。這樣不僅提高了轉(zhuǎn)換速度，而且也減少了動(dòng)態(tài)過(guò)程中輸出信號(hào)可能出現(xiàn)的尖脈沖。它是目前集成DA轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換速度較高且使用較多的一種。常用的DAC0832就是采用這種結(jié)構(gòu)。8.2.4 權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器 當(dāng)輸入數(shù)字量的某位代

7、碼為1時(shí)，對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)將恒流源接到運(yùn)算放大器的反相輸入端；當(dāng)輸入代碼為0時(shí)，對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)接地，故輸出電壓為332211004F3210FF22222 24816ddddIRdIdIdIdIRRivO 可見(jiàn)， 正比于輸入的數(shù)字量。Ov8.2.5 雙極性D/A轉(zhuǎn)換器 雙極性碼表示模擬信號(hào)的幅值和極性，適用于具有正負(fù)極性的模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換。常用的雙極性碼有偏移碼、補(bǔ)碼和原碼，如下表所示。 偏移碼是自然二進(jìn)制碼經(jīng)過(guò)偏移而得到的一種雙極性碼，它是補(bǔ)碼的符號(hào)位取反而得到的。在轉(zhuǎn)換器應(yīng)用中，偏移碼是最容易實(shí)現(xiàn)的一種雙極性碼。雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器 為了使輸入代碼為100時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓等于零，只要使 與此時(shí)的

8、大小相等即可，故應(yīng)取BIiRVIRV22REFBB 通過(guò)上面的分析不難得出，雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器的一般方法是只要在運(yùn)算放大器的輸入端接入一個(gè)偏移電流，使最高位為1而其他各位為0時(shí)輸出電壓為0，同時(shí)將輸入的符號(hào)位取反后接到一般的D/A轉(zhuǎn)換器的輸入，就得到了雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器。8.2.6 D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo) 1分辨率 分辨率用于表征DA轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入微小量變化的敏感程度。其定義為最小輸出電壓(對(duì)應(yīng)的輸入數(shù)字量只有最低有效位為“1”)與最大輸出電壓(對(duì)應(yīng)的數(shù)字輸入信號(hào)所有有效位全為“1”)之比。 例如對(duì)于8位D/A轉(zhuǎn)換器，其分辨率為 004. 025511218 有時(shí)也用數(shù)字輸入信號(hào)的有

9、效位數(shù)來(lái)給出分辨率。例如，單片集成D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832的分辨率為8位，DAC1210的分辨率為12位。2轉(zhuǎn)換誤差 轉(zhuǎn)換誤差是轉(zhuǎn)換器實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想轉(zhuǎn)換特性曲線之間的最大偏差，它是一個(gè)實(shí)際的性能指標(biāo)。轉(zhuǎn)換誤差通常用滿量程(FSR)的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。 例如一個(gè)DAC的線性誤差為0.05%，也就是說(shuō)轉(zhuǎn)換誤差是滿量程的萬(wàn)分之五。有時(shí)轉(zhuǎn)換誤差用最低有效位LSB的倍數(shù)來(lái)表示。例如一個(gè)DAC的轉(zhuǎn)換誤差為L(zhǎng)SB/2，則表示輸出電壓的絕對(duì)誤差是最低有效位為1時(shí)的輸出電壓的1/2。 3轉(zhuǎn)換時(shí)間 D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間規(guī)定為轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間，也即從轉(zhuǎn)換命令發(fā)出開(kāi)始到轉(zhuǎn)換結(jié)束為止的時(shí)間。 D/A

10、轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間是由其建立時(shí)間 來(lái)決定的，表示從輸入的數(shù)字量發(fā)生突變開(kāi)始，到輸出電壓進(jìn)入與穩(wěn)態(tài)值相差 范圍內(nèi)的這段時(shí)間，如下圖所示。 settLSB21 除了上述指標(biāo)外，在使用D/A轉(zhuǎn)換器時(shí)，還必須知道工作電源電壓、輸出方式、輸出值的范圍和輸入邏輯電平等，這些都可以在使用手冊(cè)中查到。 8.2.7 集成D/A轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用 1DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DAC0832是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司(National)生產(chǎn)的8位D/A轉(zhuǎn)換集成芯片，能完成數(shù)字量輸入、模擬量(電流)輸出的轉(zhuǎn)換。單電源供電，從+5V+15V均可正常工作，基準(zhǔn)電壓的范圍為10V，其具有價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)

11、應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。DAC0832的原理框圖 可以通過(guò)對(duì)控制引腳的不同設(shè)置而決定是采用雙緩沖方式（兩級(jí)輸入鎖存），單緩沖方式（兩級(jí)同時(shí)輸入鎖存或只用一級(jí)輸入鎖存，另一級(jí)始終直通）還是完全接成直通的形式。引腳圖 2DAC0832的引腳功能DI0DI7：8位數(shù)據(jù)輸入線。 ：數(shù)據(jù)允許鎖存信號(hào)，高電平有效。LEI ：輸入寄存器選擇信號(hào)，低電平有效。它與 信號(hào)結(jié)合可對(duì) 信號(hào)是否起作用進(jìn)行控制。CSLEI1WR ：輸入寄存器的寫(xiě)選通信號(hào)，低電平有效，用以把數(shù)字量輸入鎖存于輸入寄存器重，在 有效時(shí)，必須 和 同時(shí)有效。1WR1WRCSLEI ：數(shù)據(jù)傳送信號(hào)，低電平有效。XFER ：DAC寄存器的寫(xiě)選

12、通信號(hào)，低電平有效，用以將鎖存于輸入寄存器的數(shù)字量傳送到D/A寄存器中鎖存。 有效時(shí)，必須 有效。2WR2WRXFER IOUT1：電流輸出引腳1。隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化，當(dāng)DAC寄存器輸入全為1時(shí)，輸出電流最大，DAC寄存器輸入全為0時(shí)，輸出電流為0。 IOUT2：電流輸出引腳2，與IOUT1電流互補(bǔ)輸出，即IOUT1+ IOUT2=常數(shù)。 ：反饋電阻連接端。由于片內(nèi)已具有反饋電阻，故可以和外接運(yùn)算放大器直接相連。該運(yùn)算放大器是將D/A芯片電流輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出VOUT。fbR ：基準(zhǔn)電源輸入引腳。該引腳把一個(gè)外部標(biāo)準(zhǔn)電壓源與內(nèi)部T型網(wǎng)絡(luò)相接，外接電壓源的穩(wěn)定精度直接影響D/A轉(zhuǎn)換精度

13、，所以要求 精度應(yīng)盡可能高一些，范圍為-10V+10V。REFVREFV VCC：電源電壓輸入端，范圍為+5V+15V。 DGND：數(shù)字地。 AGND：模擬地。模擬量電路的接地端始終與數(shù)字電路接地端相連。3DAC0832的輸出方式 DAC0832是電流型輸出器件，它不能直接帶負(fù)載，所以需要在其電流輸出端加上運(yùn)算放大器，將電流輸出線性地轉(zhuǎn)換成電壓輸出。根據(jù)運(yùn)放和DAC0832的連接方法不同，可以分為單極性輸出和雙極性輸出兩種。(1) 單極性輸出。 其輸出電壓為VOUT1=IOUT1Rfb 或者為 VOUT1=VREF 256D(2) 雙極性輸出。 其輸出VOUT2為 VOUT2= VREF 12

14、8128D4DAC0832的應(yīng)用 DAC0832的三種工作方式適用于不同的場(chǎng)合。在應(yīng)用系統(tǒng)中只有一路D/A轉(zhuǎn)換器或有多路D/A轉(zhuǎn)換，當(dāng)并不要求同步輸出時(shí)，可采用單緩沖工作方式；當(dāng)系統(tǒng)中有多路D/A轉(zhuǎn)換器并且要求同步輸出時(shí)，必須采用雙緩沖工作方式；當(dāng)要求系統(tǒng)的輸出電壓值跟隨輸入的數(shù)字量變化時(shí)，就需要采用直通工作方式。DAC0832與80C51單片機(jī)的雙緩沖方式接口電路 8.3 A/D轉(zhuǎn)換器8.3.1 A/D轉(zhuǎn)換的基本原理AD轉(zhuǎn)換過(guò)程包括采樣、保持、量化和編碼4個(gè)步驟。 1采樣和保持 (1) 采樣是將時(shí)間上連續(xù)變化的信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間上離散的信號(hào)，即把時(shí)間上連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為一系列等間隔的脈沖，脈沖的

15、幅度取決于輸入模擬量。 (a)連續(xù)信號(hào) ）（tvI (b) 采樣器S (c)離散的脈沖序列 ）（tvS連續(xù)信號(hào)的采樣過(guò)程如下圖所示。為了不失真地恢復(fù)原來(lái)的輸入信號(hào)，根據(jù)采樣定理，一個(gè)頻率有限的模擬信號(hào)，其采樣頻率 必須大于等于輸入模擬信號(hào)所包含的最高頻率 的兩倍，即采樣頻率必須滿足 sfmaxfmax2 ffs(2) 保持就是將采樣最終時(shí)刻的信號(hào)電壓保持下來(lái)，直到下一個(gè)采樣信號(hào)出現(xiàn)。 采樣保持電路及工作波形如下圖所示。 (a) 采樣保持電路 (b)工作波形 2量化和編碼 用數(shù)字量來(lái)表示模擬量時(shí)，任何一個(gè)數(shù)字量的大小只能是某個(gè)規(guī)定的最小數(shù)量單位的整數(shù)倍。在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，必須把采樣電壓表示為這

16、個(gè)最小單位的整數(shù)倍，這個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程叫做量化。所取的最小數(shù)量單位叫做量化單位，用表示。顯然，數(shù)字信號(hào)最低有效位(LSB)的1所代表的數(shù)量大小就等于。 把量化的結(jié)果用代碼(可以是二進(jìn)制，也可以是其他進(jìn)制)表示出來(lái)，稱為編碼。這些代碼就是A/D轉(zhuǎn)換的輸出結(jié)果。 在進(jìn)行量化的過(guò)程中，不可避免地會(huì)引入誤差，這種誤差稱為量化誤差。 當(dāng)采用的量化方法不同時(shí)，所引入的誤差也不同。 (1) 只舍不入法。 這種方法是將小于量化單位的值舍掉，取下限值數(shù)字量。例如將01V的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成3位二進(jìn)制數(shù)，因3位二進(jìn)制數(shù)可以表示8種狀態(tài)，所以量化的最小單位=，采用只舍不入法進(jìn)行量化的電平如右圖所示。由圖可以看出，最大的量化誤

17、差為1/8V。(2) 四舍五入法。 這種方法是將小于/2 的值舍掉，取下限值數(shù)字量，將大于/2而小于的值看做一個(gè)量化單位，取其上限值的數(shù)字量。例如，同樣將01V的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成3位二進(jìn)制數(shù)，現(xiàn)在取量化單位為=2/15，采用四舍五入法進(jìn)行量化的電平如右圖所示。由圖可以看出，最大的量化誤差僅為1/15V。8.3.2 并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器 輸入的模擬電壓 已經(jīng)是采樣保持電路的輸出電壓了，取值范圍為0 ，輸出為3位二進(jìn)制代碼 。IVREFV012ddd3位并行比較型AD轉(zhuǎn)換器的代碼轉(zhuǎn)換表 并行比較型AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度主要取決于量化電平的劃分，分得越細(xì)(取得越小)，精度越高。此外，轉(zhuǎn)換精度還受參考電

18、壓的穩(wěn)定度、分壓電阻相對(duì)精度及電壓比較器靈敏度的影響。 并行比較型AD轉(zhuǎn)換器的最大優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快，故又稱高速AD轉(zhuǎn)換器。并行比較型AD轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)是，需要使用較多的電壓比較器和觸發(fā)器。 8.3.3 逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換開(kāi)始前，先將寄存器清零，所以加給D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量也是全0。轉(zhuǎn)換控制信號(hào) 變?yōu)楦唠娖綍r(shí)開(kāi)始轉(zhuǎn)換，時(shí)鐘信號(hào)首先將寄存器的最高位置成1，使寄存器的輸出為10000。這個(gè)數(shù)字量被D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓 ，并送到比較器與輸入信號(hào) 進(jìn)行比較。如果 ，說(shuō)明數(shù)字過(guò)大了，則這個(gè)1應(yīng)去掉；如果 ，說(shuō)明數(shù)字還不夠大，這個(gè)1應(yīng)該予以保留。然后，再按同樣的方法將次高位置1，并比較

19、與 的大小以確定這一位的1是否應(yīng)當(dāng)保留。這樣逐位比較下去，直到最低位比較完為止。這時(shí)寄存器里所存的數(shù)碼就是所求的輸出數(shù)字量。LvOvIvOvIvOvIvOvIv 由上述轉(zhuǎn)換過(guò)程可知，逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間取決于轉(zhuǎn)換中的數(shù)字位數(shù)的多少，完成每位數(shù)字的轉(zhuǎn)換需要一個(gè)時(shí)鐘周期，第n+1個(gè)時(shí)鐘周期作用后，第n位數(shù)據(jù)才存入寄存器，最后一個(gè)時(shí)鐘周期數(shù)據(jù)送到輸出寄存器，所以完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間為n+2個(gè)時(shí)鐘周期。因此，它的轉(zhuǎn)換速度比并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器低，而且輸出位數(shù)較多時(shí)，電路比并行的簡(jiǎn)單。正因?yàn)槿绱耍鸫伪平虯/D轉(zhuǎn)換器是目前應(yīng)用十分廣泛的集成A/D轉(zhuǎn)換器。8.3.4 雙積分型A/D轉(zhuǎn)換

20、器 雙積分型AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理是，首先將輸入的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與其大小成正比的時(shí)間脈寬信號(hào)，然后在這個(gè)時(shí)間內(nèi)對(duì)固定頻率的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果就是正比于輸入模擬電壓信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。 雙積分型AD轉(zhuǎn)換器的原理框圖 轉(zhuǎn)換開(kāi)始前，轉(zhuǎn)換控制信號(hào) =0，將計(jì)數(shù)器置零，控制邏輯使開(kāi)關(guān)S0閉合，S1斷開(kāi)，電容C完全放電。Lv 當(dāng) 變?yōu)?時(shí)開(kāi)始轉(zhuǎn)換。由控制邏輯使S0斷開(kāi)，S1接通輸入模擬電壓信號(hào) ，積分器對(duì) 進(jìn)行固定時(shí)間T1的積分。積分結(jié)束時(shí)積分器的輸出電壓為L(zhǎng)vIvIvII0IO1C1vRCTdtRvvT 當(dāng)時(shí)間T1到了以后，產(chǎn)生溢出信號(hào)，通過(guò)控制邏輯電路，使開(kāi)關(guān)S1轉(zhuǎn)接到參考電壓(或稱為基準(zhǔn)電壓) 一

21、側(cè)，積分器向相反方向積分。如果積分器的輸出電壓上升到零時(shí)所經(jīng)過(guò)的積分時(shí)間為T(mén)2，則可得REFV20I1REFO01TvRCTdtRVCv 該式說(shuō)明，在T1固定的條件下，積分器的輸出電壓 與輸入電壓 成正比。OvIv則I1REF2vRCTVRCT所以IREF12vVTT 可見(jiàn)，反向積分到 =0的這段時(shí)間T2與輸入信號(hào) 成正比。OvIv 令計(jì)數(shù)器在T2這段時(shí)間里對(duì)固定頻率為 ( )的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，則計(jì)數(shù)結(jié)果也一定與 成正比，即cfcc1Tf IvIREFc1c2vVTTTTD 式中的D為表示模擬輸入電壓信號(hào) 對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。Iv雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的電壓波形圖如下圖所示。 雙積分型AD轉(zhuǎn)換器的優(yōu)

22、點(diǎn)是：第一，工作性能比較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換精度高。第二，抗干擾能力強(qiáng)。雙積分型AD轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)是工作速度低。 8.3.5 A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 1分辨率 分辨率用來(lái)說(shuō)明A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)的分辨能力。有n位輸出的A/D轉(zhuǎn)換器能區(qū)分輸入模擬信號(hào)的 個(gè)不同等級(jí)，因此，其分辨率為n2分辨率= nImax2V 式中， 是輸入模擬信號(hào)的最大值。ImaxV2轉(zhuǎn)換誤差 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換誤差通常以輸出誤差的最大值形式給出，它表示實(shí)際輸出的數(shù)字量與理論上應(yīng)該輸出的數(shù)字量之間的差別，一般以輸出最低有效位的倍數(shù)給出。 3轉(zhuǎn)換時(shí)間 轉(zhuǎn)換時(shí)間是指AD轉(zhuǎn)換器從轉(zhuǎn)換控制信號(hào)到來(lái)開(kāi)始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字信號(hào)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間

23、。 并行比較型AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度最快。 逐次逼近型AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度次之。 雙積分型AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度要低得多了。 8.3.6 集成A/D轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介 1ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)引腳圖2ADC0809的引腳功能 IN7 IN0：8路模擬量輸入端口，電壓范圍為05V。 D7D0：8位數(shù)字量輸出端口。 ADDA、B、C：8路模擬開(kāi)關(guān)的三位地址輸入端，以選擇對(duì)應(yīng)的輸入通道。ADD C為高位，ADD A為低位。 ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。高電平時(shí)，轉(zhuǎn)換通道地址送入鎖存器中，下降沿時(shí)將三位地址線A、B、C鎖存到地址鎖存器中。 START：?jiǎn)?dòng)控制輸入端口，它與ALE可以連接在一起，當(dāng)通過(guò)軟件輸

24、入一個(gè)正脈沖，便立即啟動(dòng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端。EOC=0，說(shuō)明A/D正在轉(zhuǎn)換中；EOC=1，說(shuō)明A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，同時(shí)把轉(zhuǎn)換結(jié)果鎖在輸出鎖存器中。 OE：輸出允許控制端，高電平有效。在此端提供給一個(gè)有效信號(hào)則打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存緩沖器，把轉(zhuǎn)換后的結(jié)果送至外部數(shù)據(jù)線。 VREF（+）、VREF（-）、Vcc、GND：VREF（+）和VREF（-）為參考電壓輸入端，Vcc為主電源輸入端，單一的+5V供電，GND為接地端。一般VREF（+）與Vcc連接在一起，VREF（-）與GND連接在一起。 CLK：時(shí)鐘輸入端。由于ADC0808/0809芯片內(nèi)無(wú)時(shí)鐘，所以必須靠外部提供時(shí)鐘，外部時(shí)鐘的頻率范圍為10K1280KHz。 ADC0809的工作時(shí)序分為鎖存通道地址、啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換、檢測(cè)轉(zhuǎn)換結(jié)束和讀出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)4個(gè)步驟。 3ADC0809的工作時(shí)序 （1）鎖存通道地址。根據(jù)所選通道編號(hào)，輸入ADDC、ADDB、ADDA的值，并使ALE=1（正脈沖），鎖存通