a／d及d／a轉(zhuǎn)換器ppt課件(已修改)
2025-05-17 08:15 本頁(yè)面
【正文】 第十章 數(shù) /模、模 /數(shù)轉(zhuǎn)換接口 一、問(wèn)題的提出： 當(dāng)計(jì)算機(jī)用于數(shù)據(jù)采集和過(guò)程控制的時(shí)候，采集對(duì)象往往是連續(xù)變化的物理量（如溫度、壓力、聲波等），但計(jì)算機(jī)處理的是離散的數(shù)字量，因此需要對(duì)連接變化的物理量（模擬量）進(jìn)行采樣、保持，再把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量交給計(jì)算機(jī)處理、保存等。計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量有時(shí)需要轉(zhuǎn)換為模擬量去控制某些執(zhí)行元件（如聲卡播放音樂等）。 A/D轉(zhuǎn)換器完成模擬量 → 數(shù)定量的轉(zhuǎn)換， D/A轉(zhuǎn)換器完成數(shù)字量 → 模擬量的轉(zhuǎn)換。 二、模擬接口 ⑴定義： A/D D/A轉(zhuǎn)換器可視作一外部設(shè)備 ⑵功能： 將微機(jī)系統(tǒng)的離散的數(shù)字信號(hào)和設(shè)備中連續(xù)變 化的模擬量?jī)烧呓⑦m配關(guān)系，使 CPU能進(jìn)行 控 制與鑒測(cè) 數(shù) /模（ D/A）轉(zhuǎn)換 D/A轉(zhuǎn)換器完成數(shù)字量 → 模擬 量的轉(zhuǎn)換，這在計(jì)算機(jī)和虛擬信號(hào) 發(fā)生器中應(yīng)用非常普遍 。 DATA Analogy D/A Alanogy DATA A/D CPU I/O CPU I/O A/D轉(zhuǎn)換 A/D轉(zhuǎn)換器完成模擬量 → 數(shù)字量的轉(zhuǎn)換 一、 D/A轉(zhuǎn)換器的主要性能參數(shù) （ 1）分辨率： 該參數(shù)是描述 D/A轉(zhuǎn)換對(duì)輸入變量變化的敏感 程度。具體 指 D/A轉(zhuǎn)換器能分辨的最小電壓值。 分辨率的表示有兩種： ? 最小輸出電壓與最大輸出電壓之比 ? 用輸入端待進(jìn)行轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)來(lái)表示， 位數(shù)越多，分辨率越高。 分辨率的表示式為： 分辨率 =Vref/2位數(shù) 或 分辨率 =（ V+ref+Vref)/2位數(shù) 若 Vref=5V， 8位的 D/A轉(zhuǎn)換器分辨率為 5/256=20mV。 （ 3）轉(zhuǎn)換精度： 指 D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸出與理論值之間的誤差，一般采用數(shù)字量的最低有效位作為衡量單位。 如： 177。 1/2LSB表示，當(dāng) D/A分辨率為 20mV，則精度為 177。 10mV. （ 2）轉(zhuǎn)換時(shí)間： 指數(shù)字量輸入到模擬量輸出達(dá)到穩(wěn)定所需的時(shí)間。一般電流型 D/A轉(zhuǎn)換器在幾秒到幾百微秒之內(nèi)；而電壓型 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換較慢，取決于運(yùn)算放大器的響應(yīng)時(shí)間。 （ 4）線性度： 當(dāng)數(shù)字量變化時(shí)， D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量按比例變化的程度。 線性誤差 —— 模擬量輸出值與理想輸出值之間偏離的最大值。 二 .DAC的輸入輸出特性： DAC（數(shù)字模擬變換集成電路）是系統(tǒng)或設(shè)備中的一個(gè)功能 器件，當(dāng)將它接入系統(tǒng)時(shí)，不同的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)其輸入輸出有不 同的要求， DAC的輸入輸出特性一般考慮以下幾方面： （ 1）輸入緩沖能力： DAC的輸入緩沖能力是非常重要的，具有 緩沖能力（數(shù)據(jù)寄存器）的 DAC芯片可直接與 CPU或系統(tǒng)總線相 連，否則必須添加鎖存器。 （ 2）輸入碼制： DAC輸入有二進(jìn)制和 BCD碼兩種，對(duì)于單極性DAC可接收二進(jìn)制和 BCD碼；雙極性 DAC接收偏移二進(jìn)制或補(bǔ)碼。 （ 3）輸出類型： DAC輸出有電流型和電壓型兩種，用戶可根據(jù) 需要選擇，也可進(jìn)行電流 → 電壓轉(zhuǎn)換。 （ 4）輸出極性： DAC有單極性和雙極性兩種，如果要求輸出有正負(fù)變化，則必須使用雙極性 DAC芯片。 三、 D/A轉(zhuǎn)換器與 CPU的接口 接口的功能（ CPU給 DAC送數(shù)據(jù)無(wú)須條件查詢） DAC芯片與 CPU或系統(tǒng)總線連接時(shí)，可從數(shù)據(jù)總線寬度是 否與 DAC位數(shù)據(jù)匹配、 DAC是否具有數(shù)據(jù)寄存器兩個(gè)方面來(lái)考慮，所以接口的功能主要考慮以下兩點(diǎn)： （ 1）進(jìn)行數(shù)據(jù)緩沖與鎖存 （ 2）需進(jìn)行兩次數(shù)字量輸入時(shí)，可在受控條件下同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換 接口形式 （ 1）直通 （ 2）通過(guò)外加三態(tài)門，數(shù)據(jù)鎖存器與 CPU相連 （ 3）通過(guò)可編程的 I/O接口芯片與 CPU相連 四、 D/A轉(zhuǎn)換器接口的設(shè)計(jì) CPU的接口 （ 1） .DAC0832的性能參數(shù) DAC0832是一片典型的 8位 DAC芯片 分辨率： 8位 電流型：內(nèi)部有 2級(jí)緩沖器 轉(zhuǎn)換時(shí)間： 1mS 功耗： 20mW （ 2） DAC0832引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 102所示。 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 VCC ILE WR2 XFER DI4 DI5 DI6 DI7 IOUT1 IOUT2 CS WR1 AGND DI3 DI2 DI1 DI0 VREF RFB DGND 圖 102 DAC0832引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 結(jié) DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 輸入 R與 DAC寄存器構(gòu)成雙緩沖 8位 輸入 寄存器 8位 DAC 寄存器 8位 D/A 寄存器 DI7~DI10 ILE LE1 LE2 CS WR1 WR2 XFER VREF IOUT2 IOUT1 RFB AGND (模擬地 ) 位輸入寄存器位寄存器位寄存器LE1 IOUT2IO1 (((模擬地 ) （ 3）工作過(guò)程： LE= 1 —— 數(shù)據(jù)傳送 0 —— 數(shù)據(jù)瑣存 第一級(jí)緩沖 ： ILE=1 ： CS WR=0 LE1=1 數(shù)據(jù) 輸
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