自動化精品課程ppt課件(已修改)
2025-01-27 08:59 本頁面
【正文】 第 九章 A/D與 D/A轉(zhuǎn)換接口 課程名稱：微機原理與接口技術(shù) 授課方式 :講課 、 實驗 、 提問及作業(yè) 主講人：金永賢 第九章 A/D與 D/A轉(zhuǎn)換器接口 教學(xué)重點 ? D/A轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計 ? A/D轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計 第九章 A/D與 D/A轉(zhuǎn)換器接口 微型計算機在實時控制 、 在線動態(tài)測量和對物理過程進行監(jiān)控 ， 以及圖像 、 語音處理領(lǐng)域的應(yīng)用中 ， 都要與一些連續(xù)變化的模擬量 （ 溫度 、 壓力 、 流量 、 位移 、 速度 、 光亮度 、 聲音等模擬量 ） 打交道 ， 但數(shù)字計算機本身只能識別和處理數(shù)字量 ， 因此 ， 必須經(jīng)過轉(zhuǎn)換器 ， 把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 ， 或?qū)?shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量 ， 才能實現(xiàn) CPU與被控對象之間的信息交換 。 所以微機在面向自動控制 ， 自動測最和自動監(jiān)控系統(tǒng)與各種被控 、 被側(cè)對象發(fā)生關(guān)系時 ， 就需設(shè)置模擬接口 模擬量與數(shù)字量 ? 模擬量 —— 連續(xù)變化的物理量 ? 數(shù)字量 —— 時間和數(shù)值上都離散的量 模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換器 ADC DAC 數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換器 模擬輸入輸出系統(tǒng)示意圖 數(shù)字信號 模擬信號 現(xiàn)場信號1 現(xiàn)場信號2 現(xiàn)場信號n 微型 計算機 放大器 放大器 放大器 多 路 開 關(guān) 低通濾波 傳感器 低通濾波 傳感器 低通濾波 傳感器 A/D轉(zhuǎn)換器 采樣保持器 數(shù)字信號 受控對象 控制信號 模擬信號 D/A轉(zhuǎn)換器 放大驅(qū)動電路 … ?傳感器 將各種現(xiàn)場的物理量測量出來 并轉(zhuǎn)換成電信號 （ 模擬電壓或電流 ） ?放大器 把傳感器輸出的信號放大到 ADC所需 的量程范圍 ?低通濾波器 用于降低噪聲 、 濾去高頻干擾 ， 以增加信噪比 ?多路開關(guān)把多個現(xiàn)場信號分時地接通到 A/D轉(zhuǎn)換器 采樣保持器 周期性地采樣連續(xù)信號 ， 并在 A/D轉(zhuǎn)換期間保持不變 D/A轉(zhuǎn)換器工作原理 DAC 數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換器 模擬量 數(shù)字量 D/A轉(zhuǎn)換的基本原理 數(shù)字量 → 按權(quán)相加 → 模擬量 1101B ＝ 1 23＋ 1 22＋ 0 21＋ 1 20 ＝ 13 D/A轉(zhuǎn)換器的原理圖 （ 1） Iout2 Iout1 Rfb Rfb Vout + _ I1 S1 D1 c 2R R I2 S2 D2 b 2R R I0 S0 D0 d 2R 2R R I3 S3 D3 a 2R VREF 電阻網(wǎng)絡(luò) 基準(zhǔn)電壓 電子開關(guān) D/A轉(zhuǎn)換器的原理圖 （ 2） Iout2 Iout1 Rfb Vout + _ I1 S1 D1 c 2R R I2 S2 D2 b 2R R I0 S0 D0 d 2R 2R R I3 S3 D3 a 2R VREF 阻抗＝ 2R 運算放大器 虛地 D/A轉(zhuǎn)換器的原理圖 （ 3） Va＝ VREF Vb＝ VREF/2 Vc＝ VREF/4 Vd＝ VREF/8 I0＝ Vd/2R＝ VREF/（ 8 2R） I1＝ Vc/2R＝ VREF/（ 4 2R） I2＝ Vb/2R＝ VREF/（ 2 2R） I3＝ Va/2R＝ VREF/（ 1 2R） D/A轉(zhuǎn)換器的原理圖 （ 4） Iout1＝ I0＋ I1＋ I2＋ I3 ＝ VREF/2R （ 1/8＋ 1/4＋ 1/2＋ 1） Rfb＝ R Vout＝－ Iout1 Rfb ＝－ VREF [（ 20＋ 21＋ 22＋ 23） /24] Vout＝－ （ D/2n） VREF DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu) LE2 LE1 Rfb AGND DAC0832 Vcc ILE VREF 輸入 寄 存 器 DGND DI0～ DI7 D/A 轉(zhuǎn) 換 器 DAC 寄 存 器 Iout2 Iout1 CS WR1 WR2 XFER 1. DAC0832的數(shù)字接口 ? 8位數(shù)字輸入端 ? DI0～ DI7（ DI0為最低位 ） ? 輸入寄存器 （ 第 1級鎖存 ） 的控制端 ? ILE、 CS*、 WR1* ? DAC寄存器 （ 第 2級鎖存 ） 的控制端 ? XFER*、 WR2* 直通鎖存器的工作方式 兩級緩沖寄存器都是直通鎖存器 ? LE＝ 1， 直通 （ 輸出等于輸入 ） ? LE＝ 0， 鎖存 （ 輸出保持不變 ） LE2 LE1 DAC0832 輸入 寄 存 器 DI0～ DI7 D/A 轉(zhuǎn) 換 器 DAC 寄 存 器 Iout1 DAC0832的工作方式：直通方式 ? LE1＝ LE2＝ 1 ? 輸入的數(shù)字數(shù)據(jù)直接進入 D/A轉(zhuǎn)換器 LE2 LE1 DAC0832 輸入 寄 存 器 DI0～ DI7 D/A 轉(zhuǎn) 換 器 DAC 寄 存 器 Iout1 DAC0832的工作方式：單緩沖方式 ? LE1＝ 1， 或者 LE2＝ 1 ? 兩個寄存器之一始終處于直通狀態(tài) ? 另一個寄存器處于受控狀態(tài) （ 緩沖狀態(tài) ） LE2 LE1 DAC0832 輸入 寄 存 器 DI0～ DI7 D/A 轉(zhuǎn) 換 器 DAC 寄 存 器 Iout1 DAC0832的工作方式：雙緩沖方式 ? 兩個寄存器都處于受控 （ 緩沖 ） 狀態(tài) ? 能夠?qū)σ粋€數(shù)據(jù)進行 D/A轉(zhuǎn)換的同時；輸入另一個數(shù)據(jù) LE2 LE1 DAC0832 輸入 寄 存 器 DI0～ DI7 D/A 轉(zhuǎn) 換 器 DAC 寄 存 器 Iout1 2. DAC0832的模擬輸出 ? Iout Iout2—— 電流輸出端 ? Rfb—— 反饋電阻引出端 （ 電阻在芯片內(nèi) ） ? VREF—— 參考電壓輸入端 ? ＋ 10V～－ 10V ? AGND—— 模擬信號地 ? VCC—— 電源電壓輸入端 ? ＋ 5V～＋ 15V ? DGND—— 數(shù)字信號地 單極性電壓輸出 Vout＝ － Iout1 Rfb ＝ － （ D/28） VREF Rfb Iout2 Iout1 Vout
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