第七章模數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換

第七章模數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換第一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四7.1概述第二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四7.2D/A轉(zhuǎn)換7.2.1數(shù)/模轉(zhuǎn)換的原理1.運算放大器的工作特點和原理特點：開環(huán)放大倍數(shù)非常高輸入阻抗非常大輸出阻抗很小第三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四運算放大器的原理

(a)運算放大器的輸入和輸出(b)帶反饋電阻的運算放大器(c)輸入端有4個支路的運算放大器由此可求得帶有反饋電阻的運算放大器的放大倍數(shù)為

第四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四2.由T型電阻網(wǎng)絡(luò)和運算放大器構(gòu)成的D/A轉(zhuǎn)換器(a)最簡單的D/A轉(zhuǎn)換器(b)階梯波電壓

第五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四3.分辨率和精度分辨率=1/(2n-1)：階梯波的每一級增量對應(yīng)輸入數(shù)據(jù)的最低數(shù)位1。在D/A轉(zhuǎn)換時，將最低位增1所引起的增量和最大輸入量的比值。絕對轉(zhuǎn)換精度：每個輸出電壓接近理想值的程度。和標(biāo)準(zhǔn)電源的精度、權(quán)電阻的精度有關(guān)。相對轉(zhuǎn)換精度：絕對轉(zhuǎn)換精度相對于滿量程輸出的百分?jǐn)?shù)，有時也用最低位(LSB)的幾分之幾表示。如：1/2LSB=1/2n+1轉(zhuǎn)換速率：大信號工作時，模擬輸出電壓的最大變化速度，V/?。建立時間：大信號工作時，模擬輸出電壓達(dá)到某個規(guī)定范圍時所需要的時間。一般指：+-1/2LSB。第六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四線性誤差：偏離理想轉(zhuǎn)換特性的最大值稱為線性誤差。線性誤差一般用模擬量和理想值的最大差值折合成數(shù)字輸入量表示。如1個LSB。第七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四4.T型權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)的D/A轉(zhuǎn)換器：V0=-VREF/2R*R0*(D0/1+D1/2+D2/4+D3/8)第八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四7.2.2數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件和有關(guān)電路1.不帶數(shù)據(jù)輸入寄存器的D/A芯片的使用不帶數(shù)據(jù)輸入寄存器的D/A轉(zhuǎn)換器的連接第九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四超過8位的D/A轉(zhuǎn)換器的連接

第十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四D/A轉(zhuǎn)換器通過兩級數(shù)據(jù)緩沖器和總線相連的示意圖

第十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四輸出程序MOV AL, DATALOUT PORTL, ALMOV AL, DATAHOUT PORTH, ALOUT PORT, AL第十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四2.帶有數(shù)據(jù)輸入寄存器的D/A芯片的使用DAC0832的功能示意圖第十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四DAC0832對數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存的方法：輸入寄存器鎖存DAC寄存器鎖存下圖是DAC0832的引腳圖第十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四CS: 片選信號

ILE:允許鎖存信號

WR1: 寫信號1

WR2: 寫信號2

XFER:傳送控制信號

DI7～DI0:8位的數(shù)據(jù)輸入端

IOUT1:

模擬電流輸出端,全1時輸出電流最大；

IOUT2:

模擬電流輸出，IOUT1+IOUT2=常數(shù)；

RFB: 反饋電阻引出，內(nèi)部已有反饋電阻；

VREF: 參考電壓，-10v--+10v,和電阻網(wǎng)絡(luò)相連；

VCC:

電源，+5--+15v,最佳+15v;

AGND: 模擬地

DGND:數(shù)字地

第十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四DAC0832的外部連接第十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四在使用D/A、A/D轉(zhuǎn)換芯片時，必須正確處理地線的連接問題，他們是模擬電路和數(shù)字電路并存的芯片。要用兩組獨立的電源供電，避免數(shù)字信號干擾模擬信號。地線的連接方法第十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四用軟件來實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換例1，實現(xiàn)一次D/A轉(zhuǎn)換。

MOV BX，1000H；假設(shè)數(shù)據(jù)放在1000H中

MOV AL，〔BX〕；數(shù)據(jù)送AL中

MOV DX，PORTA；PORTA為D/A端口號

OUT DX,AL第十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四例2，產(chǎn)生一個鋸齒電壓。

MOV DX，PORTA；PORTA為D/A端口號

MOV AL，0FFH ；初值為0FFHROTATE： INC AL OUT DX，AL ；往D/A輸出數(shù)據(jù)

JMP ROTATE對于波形的周期問題，可以采用延時的方法調(diào)整；可輸出多種不同的波形；(如負(fù)相鋸齒波，正弦波等）第十九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四7.3A/D轉(zhuǎn)換7.3.1模/數(shù)轉(zhuǎn)換涉及的參數(shù)轉(zhuǎn)換精度：實際輸出接近理想輸出的程度；通常用數(shù)字量的最低有效位(LSB)來表示。設(shè)數(shù)字量的最低有效位對應(yīng)于模擬量Δ，這時，我們稱Δ為數(shù)字量的最低有效位的當(dāng)量。如果模擬量在+-Δ/2范圍內(nèi)都產(chǎn)生對應(yīng)的唯一的數(shù)字量，那么，這個A/D轉(zhuǎn)換器的精度為+-0LSB。轉(zhuǎn)換率：完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需時間的倒數(shù)。分辨率：表明能夠分辨最小的量化信號的能力。通常用數(shù)位表示。第二十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四7.3.2模/數(shù)轉(zhuǎn)換的方法和原理1.計數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換

第二十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四2.雙積分式A/D轉(zhuǎn)換(a)電路工作原理 (b)雙積分原理第二十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四3.逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換第二十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四4.用軟件和D/A轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換第二十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四程序如下：START:XORAX，AX ；累加器清零 MOVBL，80H ；初值為80H MOVCX，08H ；計數(shù)初值為8AGAIN:ADDAL，BL ；計算試探值

MOVBH，AL ；保留試探值OUTPORTA，AL；PORTA是鎖存器地址IN AL，PORTS；PORTS是輸入端口的地址ANDAL，01；取狀態(tài)位JZ END1 ；如狀態(tài)位為0，則保存此位

MOVAL，BL第二十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四NOT AL ；求反 AND AL，BH ；使試探位為0 MOV BH，AL ；保存試探值END1:RORBL，1；右移，得下一個試探值 MOV AL，BH LOOP AGAIN ；繼續(xù)進(jìn)行試探和測試 … ；后續(xù)程序段第二十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四7.3.3模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和系統(tǒng)連接時要考慮的問題輸入模擬電壓的連接:Vin(+),Vin(-):可單端正、單端負(fù)、差動輸入；不同電壓等級的引腳的連接；數(shù)據(jù)線和系統(tǒng)總線的連接：具有可控三態(tài)門;沒有可控三態(tài)門，須通過I/O通道或附加三態(tài)門；8位以上的A/D轉(zhuǎn)換；(字讀出、字節(jié)分時讀出)啟動信號的供給電平啟動信號：整過轉(zhuǎn)換過程中都必須保證啟動信號有效；用并行接口發(fā)啟動信號，使用D觸發(fā)器；脈沖啟動信號：第二十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四轉(zhuǎn)換結(jié)束信號以及轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取：程序查詢方式中斷方式：A/D轉(zhuǎn)換芯片的INTR信號；CPU等待方式：利用CPU的READY引腳；固定的延遲程序方式：預(yù)先知道轉(zhuǎn)換時間第二十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四ADC0804和系統(tǒng)總線的連接啟動：CS和WR有效第二十九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四AD570和系統(tǒng)總線的連接第三十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四7.4采樣保持電路兩種狀態(tài)：采樣狀態(tài)保持狀態(tài)下圖為采樣保持電路的原理圖:

第三十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期