微机接口技术实用教程 教学课件 ppt 作者 何利 第7章 AD与DA转换器接口

第7章 A/D与D/A 转换器接口,7.1.1 D/A转换器接口电路,D/A转换器根据所采用的解码网络的不同，可分为多种形式。 1 权电阻网络转换器,图7-1 4位权电阻数模转换器,3. 典型D/A转换器芯片,（1）D/A转换器DAC0832简介 D/A转换器DAC0832是采用CMOS工艺制成的单片直流输出型8位数/模转换器。如图7-3所示，它由倒T型R-2R电阻网络、模拟开关、运算放大器和参考电压VREF四大部分组成。,图7-3 DAC0832原理图,（a）DAC0832芯片内部结构框图 （b）DAC0832芯片外部引脚 图7-4 DAC0832芯片结构图,（2）D/A转换器的输出电路 D/A转换器输出可以分电流输出和电压输出两种形式，通常需要运算放大器进行变换。 电压输出还可分为单极性和双极性两种方式。 图7-5 为D/A转换器单极性输出电路,（a）反相电压输出,（b）同相电压输出 图7-5 D/A转换器单极性输出电路,图7-5（a）中,，故该图为反相电压输出。,，故该图为同相电压输出。,图7-5（b）中，因,图7-6 D/A转换器双极性输出电路,图7-6中，因,，若选择,，则,，其中由于A1运算放大器的接法是反相电压输出，设Vi为0V-5V，VREF为+5V，则V0为-5V+5V，即满足双极性电压输出的要求。,（3）DAC0832的工作方式 1）直通方式 2）单缓冲方式 3）双缓冲方式,图7-7 DAC0832作为函数波形发生器的硬件连接,（4）产生三角波的程序段 8255A的初始化 MOV DX，303H ；8255A的控制口地址 MOV AL，10000000B ；8255A的方式字 OUT DX，AL ；指派B口控制DAC的转换 MOV DX，301H ；8255A的B口地址 MOV AL，00010000B ；置0832为直通工作方式 OUT DX，AL,产生三角波的循环 MOV DX，300H ；8255A的A口地址 MOV AL，0H ；输出数据从0开始 L1: OUT DX，AL INC AL ；输出数据加1 JNZ L1 ；AL是否加满？未满，继续 MOV AL，0FFH ；已满，AL置全“1” L2: OUT DX，AL DEC AL ；输出数据减1 JNZ L2 ；AL是否减到0？不为0，继续 JMP L1 ；为0，AL加1,2）相对精度 （3） 线性误差 （4） 转换时间和转换率,图7- 8 D/A转换器建立时间,7.1.2 A/D转换器接口电路,1. 逐次逼近型A/D转换器,图7- 9 逐次逼近型A/D转换器原理框图,图7-10 3位逐次逼近型A/D转换器,图7-12 有舍有入方法的3位逐次逼近型A/D转换器,2 双积分型A/D转换器,图7-13 双积分型A/D转换器的原理框图,图7-14 双积分型A/D转换器的逻辑控制电路,2）ADC0809的内部结构,图7-15 ADC0809内部结构框图,3）ADC0809外部特性（引脚功能）,图7-16 ADC0809引脚图,4）ADC0809的系统连接及编程,图7-17 ADC0809系统连接,2）AD574的内部结构,图7-18 AD574的原理框图,3）AD574的外部特性（引脚功能）,图7-19 AD574引脚信号,表7-1 AD574控制信号的功能,4A/D 转换器的主要性能指标 （1）分辨率 （2）转换精度 （3）转换时间 （4）温度系数 （5）量程,图 7.25 4位二进制数字量D/A转换的对应关系,图7-26 位D/A转换器的方框图,图7-27 D/A转换原理图,设D/A转换器的输入数字量为一个n位的二进制数D，输入出模拟量为V0（或I0），如图7-27所示。 数字二进制D的按权展开式为 D=dn-1×2n-1+ dn-1×2n-1+ d1×21+ d0×20 (7.13) 输出模拟量与输入数字量的一般关系为 V0（或I0）=KD=K(dn-1×2n-1+ dn-1×2n-1+ d1×21+ d0×20) (7.14) 其中，K为转换比例系数。,1）采样定理 如图7-28是某一输入模拟信号经采样后得出的波形。为了保证能从采样信号中将原信号恢复，必须满足条件 fs2 fi(max) （7.15） 其中fs为采样频率，fi(max)为信号ui中最高次谐波分量的频率。这一关系称为采样定理。,图7-28模拟信号采样,2）采样保持电路,图7-29 采样保持电路,2.量化与编码,(a) 只舍不入法 (b) 有舍有入法,3.AD转换器的分类,图7-31 AD转换器的分类,7.3 实验设计,实验名称： A/ D 转换实验 实验设备: TDN86/51或TDN86/88教学实验系统一台。 实验目的： （1）学习掌握模/数信号转换基本原理。 （2）掌握ADC0809芯片的使用方法。 实验内容： （1）系统中的ADC实验单元电路 ADC0809芯片介绍 ADCD0809包括一个8位的逐次逼近型的ADC部分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑。用它可直接输入8个单端的模拟信号，分时进行A/D转换，在多点巡回检测、过程控制等应用领域中使用非常广泛。,ADC0809的主要技术指标为: 分辨率： 8位 单电源： +5V 总的不可调误差率:±1LSB 转换时间：取决于时钟频率 模拟输入范围:单极性0-5V 时钟频率范围:100kHz128Hz,表 7-2 地址信号与选中通道的关系,2.接口实验单元中的0809芯片线路,图7-32 ADC0809应用实验线路,实验步骤： （1）画出程序流程图，并按图7-32实验线路接线。 （2）输入程序并检查无误，运行程序。 （3）调节W电位器，显示屏上显示ADC0809:IN0 XX。 （4）用万用表测出W输出电压，并记录显示屏上的相应数据。 作出转换图。即Vd Va。 （5）求0809芯片的整量化误差。,