DA转换器.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,7.1 D/A,转换器的分类,7.2,D/A,转换器的主要技术指标,7.3,并行,D/A,转换器,第,7,章 数模转换器,7.4,单片集成,D/A,转换器,7.5,D/A,转换器接口的隔离,7.1 D/A,转换器的分类和组成,7.1.1 D/A,转换器的分类,1.,并行,D/A,转换器,特点：转换器位数与输入码位数相同，对应码的每一位都有输入端，用以控制相应的模拟切换开关，把基准电压,U,REF,接到电阻网络。,基准电压电阻网络电压,/,电流运算放大器加和,U,REF,转换速度：快，与模拟开关通断速度、电阻网络寄生电抗和运算放大器的输出频率有关。,2.,串行,D/A,转换器,数字量以串行方式输入，使用串行,D/A,转换器。,优点：电路结构简单、方便。,特点：,工作节拍和串行二进制码定时同步,输入不需要缓冲器,转换,n,位输入需要,n,个工作节拍周期,Ds,输入二进制码。,Ds,为,1,S,1,闭合,U,REF,与,U,ci,相加,除,2,Ds,为,0,S,1,断开,U,REF,不与,U,ci,相加,除,2,U,c(i+1)=(,U,ci+ai,U,REF)/2,电压转换结果,Uo,=,U,c,n,-,U,co,/2,n,U,co,初始电容电压,7.1.2 D/A,转换器的基本组成,1,、电阻网络,转换器精度与电阻精度相关，取决于电阻比值,2,、基准电源,直接影响转换器精度。精确到满量程,0.05,基准电压满足,0.01,3,、模拟切换开关,力求减小饱和压降、泻漏电流及导通电阻的影响,4,、运算放大器,作用：求和、提供低阻抗、强负载能力的输出。,性能：电压、电流偏移，温漂。动态响应，输出摆率。,精度度,0.05,输出稳定,0.01,7.2 D/A,转换器主要技术指标,1,、分辨率,定义：最小输出电压与最大输出电压之比。,n,位,D/A,转换器,位数,分辨率,8,10,12,14,16,1/255,1/1023,1/4095,1/16383,1/65535,2,、精度,绝对精度,:,输入满量程数字量时，实际输出值与理论输出值之差，一般应小于,LSB/2,。,相对精度,:,绝对精度与满量程输出值的比值。,3,、线性误差,D/A,转换器芯片的转换特性曲线与理想特性之间的最大偏差,4,、建立时间,D/A,满量程变化时，其输出模拟量达到,LSB,范围所需的时间。,一个稳态到另一个稳态所需过渡时间长短。,5,、单调性,输入数码与模拟量之间保持单调关系。,6,、温度系数,温度每增加,1,，输出变化的百分数。,7,、电源抑制比,满量程电压变化百分数与电源电压变化百分数之比。,8,、输出电平,电压：,5,10V24,30V,电源：几毫安,3A,9,、输入代码,二进制码、,BCD,码、偏移二进制码、二进制补码,10,、输入数字电平,“,1”,和“,0”,所对应的输入高低电平的起码数值,11,、工作温度,转换器正常工作范围：,-4085,0 70,指标选择,:,考虑整体避免片面：分辨率与线性误差关系,线性度误差电压,U,LE,U,LSB,线性误差,LE,2,(-,n+1),100,7.3,并行,D/A,转换器,7.3.1,全电阻,D/A,转换器,电路结构,构成权电阻网络的电阻的阻值，与该位的位权值成反比。,权电阻网络,DAC,数 字 寄 存 器,D,3,D,2,D,1,D,0,V,REF,S,3,S,2,S,1,S,0,I,3,R,I,2,2,R,I,1,2,2,R,I,0,2,3,R,R,F,i,F,i,v,O,D,i,=0,，,S,i,接地,D,i,=1,，,S,i,接,V,REF,工作原理,运算放大器的,点是虚地，该点电位总是近似为零。对于输入二进制数中的任意一位,D,i,有：,i,i,n,i,i,D,R,V,I,D,=,-,2,2,1,REF,位权电阻的电流为,所以，流过,转换比例系数,k,特点归纳,权电阻网络,DAC,的转换精度取决于基准电压,V,REF,以及模拟电子开关、运算放大器和各权电阻值的精度。,缺点：由于各权电阻的阻值都不相同，位数越多，相差越大，阻值的精度难以保证。,由于运算放大器的输入偏置电流近似为，所以：,输入数字量,例,4,位,DAC,如图,11-2-3,所示，设基准电压,V,REF,=,-,8V,，,2,R,F,=,R,，,试求输入二进制数,D,3,D,2,D,1,D,0,=1101,时输出的电压值以及,LSB,和,FSR,的值。,D,3,D,2,D,1,D,0,V,REF,S,3,S,2,S,1,S,0,2,R,I/,2,2,R,I/,8,2,R,I/,16,2,R,R,F,i,F,i,v,O,图,10,-,2,-,5,4,位,R,-,2,R,倒,T,形电阻网络,DAC,I/,4,I,D,C,B,A,2,R,I/,16,R,R,R,I/,2,I/,4,I/,8,R,-,2,R,倒,T,形,电阻网络,DAC,电路结构,由若干个相同的,R,、,2,R,网络,节,组成，每节对应于一个输入位，节与节之间串接成倒,T,形网络。,根据电路结构及运算放大器的特性有：,转换比例系数,输入数字量,工作原理,特点归纳,由于,2,R,电阻两端的电压和流过的电流都不随开关的掷向而改变，不存在对网络中寄生电容的充、放电现象，因而工作速度和转换精度都有所提高。,由于只使用两种阻值的电阻，因此电阻的精度容易保证。,D,2,D,1,D,0,V,REF,S,2,S,1,S,0,I,R,2,R,4,R,i,B,v,O,具有双极性输出的权电阻网络,DAC,i,R,B,V,B,(=,-,V,REF,),i,双极性输出结构,在单极性输出,DAC,的基础上，增加由,V,B,和,R,B,组成的偏移电路，通常,V,B,=,-,V,REF,。,例,假设图所示电路中，,V,REF,=,-,8V,，,V,B,=,-,V,REF,，,R,F,=,R,/2,。,如果要使当,D,2,D,1,D,0,=100,时，输出为,0,，求,R,B,值；并列出所有输入,3,位二进制数码所对应的输出电压。,根据上式，即可求出所有输入,3,位二进制数码所对应的输出电压。,7.4,单片集成,D/A,转换器,7.4.1 DAC0832,档次：,8,位并行、中速,(,建立时间,1us),、电流型、低廉,(1020,元,),引脚和逻辑结构,DAC0832,与微机系统的连接,应用举例,1.,引脚和逻辑结构,20,个引脚、双列直插式,8,位,输入,寄存器,8,位,DAC,寄存器,8,位,D/A,转换器,V,REF,I,OUT2,R,FB,A,GND,V,CC,D,GND,DI7DI0,CS,WR1,WR2,XFER,ILE,LE,LE,I,OUT1,&,&,&,R,FB,V,cc,芯片电源电压,+5V,+15V,V,REF,参考电压,-10V,+10V,R,FB,反馈电阻引出端,此端可接运算放大器输出端,A,GND,模拟信号地,D,GND,数字信号地,8,位,DAC,寄存器,8,位,D/A,转换器,V,REF,I,OUT2,R,FB,A,GND,V,CC,D,GND,DI7DI0,LE,I,OUT1,LE,CS,WR1,WR2,XFER,ILE,&,&,&,8,位,输入,寄存器,R,FB,DI,7,DI,0,数字量输入信号,其中,:DI,0,为最低位，,DI,7,为最高位,8,位,DAC,寄存器,8,位,D/A,转换器,V,REF,I,OUT2,R,FB,A,GND,V,CC,D,GND,DI7DI0,LE,I,OUT1,LE,CS,WR1,WR2,XFER,ILE,&,&,&,8,位,输入,寄存器,R,FB,8,位,DAC,寄存器,8,位,D/A,转换器,V,REF,I,OUT2,R,FB,A,GND,V,CC,D,GND,DI,7,DI,0,LE,I,OUT1,LE,CS,WR1,WR2,XFER,ILE,&,&,&,8,位,输入,寄存器,R,FB,0,0,1,1,ILE,输入锁存允许信号,高电平有效,CS,片选信号,低电平有效,WR1,写信号,1,，低电平有效,当,ILE、CS、WR1,同时有效时,LE=1,，,输入寄存器的输出随输入而变化,XFER,转移控制信号，,低电平有效,WR2,写信号,2,，低电平有效,当,XFER、WR2,同时有效时,LE2=1,DAC,寄存器输出随输入而变化；,V,REF,8,位,DAC,寄存器,8,位,D/A,转换器,I,OUT2,R,FB,A,GND,V,CC,D,GND,DI,7,DI,0,LE,I,OUT1,LE,CS,WR1,WR2,XFER,ILE,&,&,&,8,位,输入,寄存器,R,FB,0,0,1,8,位,DAC,寄存器,8,位,D/A,转换器,V,REF,I,OUT2,R,FB,A,GND,V,CC,D,GND,DI,7,DI,0,LE,I,OUT1,LE,CS,WR,1,WR,2,XFER,ILE,&,&,&,8,位,输入,寄存器,I,OUT1,模拟电流输出端,1,当输入数字为全”,1”,时,输出电流最大，约为：,全”,0”,时,输出电流为,0,I,OUT2,模拟电流输出端,2,I,OUT1,+I,OUT2,=,常数,255,V,REF,256R,FB,R,FB,2.DAC0832,与微机系统的连接,1),单缓冲工作方式,一个寄存器工作于直通状态，,另一个工作于受控锁存器状态,2),双缓冲工作方式,两个寄存器均工作于受控锁存器状态，,+,-,Vo,port,数 据 线,地址,译码,PC,总线,IOW,A0,A9,D0,D7,+5V,CS,DAC0832,DI,0,DI,7,I,OUT1,I,OUT2,R,FB,XFER,WR2,WR1,ILE,单缓冲工作方式,:,输入寄存器,工作于,受控,状态,DAC,寄存器,工作于,直通,状态,2),双缓冲工作方式,:,两个寄存器均工作于受控锁存器状态,DAC0832,PC,总线,数 据 线,WR1,IOW,DI,0,DI,7,D,0,D,7,+5V,ILE,+,-,V,o,I,OUT1,I,OUT2,R,FB,WR2,CS,地,址,译,码,A,0,A,9,XFER,V,REF,-,5V,port1,port2,D,GND,A,GND,7.4.3 AD7534,1.,特点,AD7534,是一种,12,位串行,D/A,转换芯片。,2.,结构框图及工作原理,串行数字量从,SRI(,脚,7),送入移位寄存器,A,移位寄存器,A,的选通端,S,的脉冲上升沿，将串行数字量读入,A,。,A,记完,12,位数字后，由控制信号 ，和 的电平组合状态将,12,位数字送入寄存器,B,寄存器,B,将数字送入,12,位,A/D,转换器进行转换。,寄存器,B,清零。,7.5 D/A,转换器接口的隔离,D/A,转换器输出直接与被控对象连接，容易通过公共地线引入干扰。,解决方案：采取隔离措施。,通常采用光电耦合器,电压光电耦合器电流,