《數(shù)模轉(zhuǎn)換器DA》ppt課件

1、 微機閉環(huán)控制系統(tǒng)微機閉環(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： 自然界中在時間和數(shù)值上都延續(xù)變化的自然界中在時間和數(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、 時間、電壓、電流等等。時間、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)。如丈量時間。是無窮小數(shù)

2、。如丈量時間。2 2、分類：、分類： 電學模擬量：電壓、電流電學模擬量：電壓、電流 非電學模擬量：電壓、電流之外的溫度等等非電學模擬量：電壓、電流之外的溫度等等非電學模擬量非電學模擬量 電學模擬量電學模擬量執(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: 實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間相互轉(zhuǎn)換的部件。實現(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、實踐的微機控制系統(tǒng)、實踐的微機控制系統(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。多路開關可以使多個模擬信號共用一個多路開關可以使多個模擬信號共用一個A/DA/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。三、采樣三、采樣- -堅持電路堅持電路1 1采樣跟蹤：在采樣脈沖期間應盡能夠快地接受輸入信號，采樣跟蹤：在采樣脈沖期間應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堅持：把采樣終了瞬間的輸入信號堅持下來，使輸出和堅持：把采樣終了瞬間的輸入信號堅持下來，使輸出和堅持的信號一致。堅持的信號一致。1 1、作用、作用: :在時間延續(xù)變化的輸入模擬量在時間延續(xù)變化的輸入模擬量, , 轉(zhuǎn)換成時間上離散、轉(zhuǎn)換成時間上離散、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、技術目的三、DAC0832轉(zhuǎn)換器四、 DAC0832運用例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開關T型型網(wǎng)絡網(wǎng)絡基準基準電壓電壓數(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)過電子開關去控、轉(zhuǎn)換原理：用輸入數(shù)字量的各位，經(jīng)過電子開關去控 制制T T型網(wǎng)絡相應位的開與關，經(jīng)運算放大器實現(xiàn)輸入型網(wǎng)絡相應位的開與關，經(jīng)運算放大器實現(xiàn)輸

6、入 數(shù)字量各位的按權相加，輸出與輸入數(shù)字量相應的模數(shù)字量各位的按權相加，輸出與輸入數(shù)字量相應的模 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制轉(zhuǎn)換的啟發(fā)十進制轉(zhuǎn)換的啟發(fā)1011B=11011B=123 + 023 + 022 + 122 + 121 + 121 + 120 20 按權相加按權相加3 3、按權相加的實現(xiàn)、按權相加的實現(xiàn) 設法使設法使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)運算放大器實現(xiàn)上述與輸入數(shù)字量相應的電流值經(jīng)運算放大器實現(xiàn)上述與輸入數(shù)字量相應的電流值相

7、加，便可輸出一個與輸入數(shù)字量相應的模擬電壓相加，便可輸出一個與輸入數(shù)字量相應的模擬電壓V0V0。電子開關電子開關T型網(wǎng)絡型網(wǎng)絡運算放大器運算放大器輸入數(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)換器的主要技術目的、數(shù)模轉(zhuǎn)換器的主要技術目的1 1、分辨率：指、分辨率：指D/AD/A轉(zhuǎn)換器可以轉(zhuǎn)換的二進制數(shù)的位數(shù)；轉(zhuǎn)換器可以轉(zhuǎn)換的二進制數(shù)的位數(shù)；2 2、轉(zhuǎn)換時間：指數(shù)字量從輸入到完成轉(zhuǎn)換、輸出達、轉(zhuǎn)換時間：指數(shù)字量從輸入到完成轉(zhuǎn)換、輸出達 到最終值并穩(wěn)定為止所需的時間；到最終值并穩(wěn)定為

8、止所需的時間；3 3、精度：指、精度：指D/AD/A轉(zhuǎn)換器實踐輸出電壓與實際值之間轉(zhuǎn)換器實踐輸出電壓與實際值之間 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)換器實踐上是一個實踐上是一個T型電阻網(wǎng)絡型電阻網(wǎng)絡,在運在運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當CS=0， ILE=1時時, 假設假設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;假設假設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存放器存放器當當XFER= WR2=0時時, 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;假設假設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基準電壓輸入基準電壓輸入(-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?？梢栽谳敵龅耐瑫r采集下一個數(shù)字量，以提高轉(zhuǎn)放器。可以在輸出的同時采集下一個數(shù)字量，以提高轉(zhuǎn)換速度。可用于需求同時輸出多個參數(shù)的模擬量系統(tǒng)。換速度?？捎糜谛枨笸瑫r輸出多個

11、參數(shù)的模擬量系統(tǒng)。3 3、DAC0832DAC0832的任務方式的任務方式 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：轉(zhuǎn)換速度快，但控制電路復雜。點：轉(zhuǎn)換速度快，但控制電路復雜。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端同時加一個負端同時加一個負脈沖，在該負脈沖的后沿，各路數(shù)據(jù)同時被鎖入各自脈沖，在該負脈沖的后沿，各路數(shù)據(jù)同時被鎖入

12、各自的的DACDAC存放器中，從而實現(xiàn)多片同時轉(zhuǎn)換輸出。存放器中，從而實現(xiàn)多片同時轉(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：轉(zhuǎn)換速度慢，但控制電轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)鎖存。特點：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。輸出的電壓極性有正有負。當當U1=0U1=05V5V時，時， 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，如運運放等；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，整個系統(tǒng)中只需一個共地點。防止串擾！開，整個系統(tǒng)中只需一個共地點。防止串擾！CPU數(shù)字電路A/D運放運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運用例運用例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?shù)刂樊數(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