模块十一-数模与模数转换.ppt

模块十一 D/A与A/D转换,11.2 数,模(D/A)转换器,11.3,模数(A/D)转换器,11.1,概述,本章主要内容,随时间作连续变化的物理量称为模拟量，如温度、压力、速度、流量、位移等。随时间作断续变化的物理量称为数字量，如城市人口的统计数、工厂产品的产量等。,11.1 概述,控制对象,模拟信号,数字信号,传感器,执行机构,计算机,或,数字装置,ADC,DAC,11.2.1 倒T型电阻网络D,AC,分析输入数字量和输出模拟电压,u,o,之间的关系,11.2数模D/A转换转换,u,o,2,R,A,B,D,+,U,R,S,2,S,3,S,1,S,0,2,R,2,R,2,R,2,R,R,3R,2,R,1,R,0,+,+,-,A,R,F,d,3,d,2,d,1,d,0,0,R,R,R,I,3,I,1,I,0,I,01,C,1,1,0,I,2,I,R,U,c =,U,R,/2,U,B,=,U,R,/4,U,A,=,U,R,/8,U,D,=,U,R,即：,由于解码网络的电路结构和参数匹配，则图中各点(,D、C、B、A),电位逐位减半。,u,o,2,R,A,B,D,+,U,R,S,2,S,3,S,1,S,0,2,R,2,R,2,R,2,R,R,3,R,2,R,1,R,0,+,+,-,A,R,F,d,3,d,2,d,1,d,0,0,R,R,R,I,3,I,1,I,0,I,01,C,1,1,0,I,2,I,R,因此，每个,2,R,支路中的电流也逐位减半。,即：,u,o,2,R,A,B,D,+,U,R,S,2,S,3,S,1,S,0,2,R,2,R,2,R,2,R,R,3,R,2,R,1,R,0,+,+,-,A,R,F,d,3,d,2,d,1,d,0,0,R,R,R,I,3,I,1,I,0,I,01,C,1,1,0,I,2,I,R,u,o,2,R,A,B,D,+,U,R,S,2,S,3,S,1,S,0,2,R,2,R,2,R,2,R,R,3,R,2,R,1,R,0,+,+,-,A,R,F,d,3,d,2,d,1,d,0,0,R,R,R,I,3,I,1,I,0,I,01,C,1,1,0,I,2,I,R,DAC0832,是八位的,D/A,转换器,即在对其输入八位数字量后，通过外接的运算放大器，可以获得相应的模拟电压值。,11.2.2,集成DAC0832简介,1)内部简化电路框图,八位,寄存器,输入,八位,寄存器,DAC,八位,转换器,U,REF,R,F,I,out1,I,out2,AGND,U,CC,DGND,&,ILE,CS,WR,1,WR,2,XFER,D/A,D,7,D,0,.,.,.,.,.,.,1,1,2)芯片管脚,DAC,0832 管脚分布图,CS,WR,1,WR,2,AGND,D,4,D,5,D,6,D,7,D,0,D,1,D,2,D,3,U,CC,U,REF,R,F,DGND,ILE,XFER,I,out1,I,out2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,19,18,17,16,15,14,13,12,11,20,片选信号，,低电平有效,写入控制，,低电平有效,模拟地端,D,0,D,7,数字量输入,参考电压,输入端,DAC,0832 管脚分布图,CS,WR,1,WR,2,AGND,D,4,D,5,D,6,D,7,D,0,D,1,D,2,D,3,U,CC,U,REF,R,F,DGND,ILE,XFER,I,out1,I,out2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,19,18,17,16,15,14,13,12,11,20,数字地端,反馈电阻,外接端,CS,WR,1,WR,2,AGND,D,4,D,5,D,6,D,7,D,0,D,1,D,2,D,3,U,CC,U,REF,R,F,DGND,ILE,XFER,I,out1,I,out2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,19,18,17,16,15,14,13,12,11,20,DAC,0832 管脚分布图,输入锁存允许信,号，高电平有效,芯片工作电压,输入端,写入控制端,低电平有效，与,XFER配合使用,CS,WR,1,WR,2,AGND,D,4,D,5,D,6,D,7,D,0,D,1,D,2,D,3,U,CC,U,REF,R,F,DGND,ILE,XFER,Iout1,I,out2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,19,18,17,16,15,14,13,12,11,20,DAC,0832 管脚分布图,电流输出端,单极性输出时。,I,out2,接模拟地,传送控制端,低电平有效，与,WR2配合使用,CS,WR,1,WR,2,AGND,D,4,D,5,D,6,D,7,D,0,D,1,D,2,D,3,U,CC,U,REF,R,F,DGND,ILE,XFER,I,out1,I,out2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,19,18,17,16,15,14,13,12,11,20,DAC 0832 管脚分布图,11.2.3 DAC,的主要技术指标,指最小输出电压和最大输出电压之比。,1.分辨率,2.转换精度,通常用非线性误差的大小表示,D/A,转换器的线性度。把偏离理想的输入输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分数定义为非线性误差。,3.转换时间(转换速度),例:十位D/A转换器,的分辨率为,指D/A转换器从输入数字信号起，到输出信号达到稳定值所需要的时间。转换时间越小，工作速度就越高。,有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。,11.2.4 DAC的应用实例,锯齿波发生器,时钟脉冲,锯齿波,计数器,DAC,低通滤波器,11.3 模数(A/D)转换器,模数,(A/D),转换器的任务是将模拟量转换成数字量,它是模拟信号和数字仪器的接口。根据其性能不同，类型也比较多。,模拟信号,数字信号,A/D转换过程,11.3.1,模数转换的基本原理,保 持,采 样,量 化,编 码,采样与保持,u,I,u,S,u,O,S,采样原理,右图是一个受采样脉冲u,S,控制的电子开关，在u,S,为高电平时，开关S闭合，u,O,=u,I,，在u,S,为低电平时，开关S断开，u,O,=0。,当u,S,按一定频率f,S,变化时，输入模拟信号就被抽取为在时间上断续、在幅度上等于采样时间内模拟信号大小的一串样值脉冲。,量化与编码,当0uo时，uo=0 代码为000,当uo2时，uo=1 代码为001,当2uo3时，uo=2 代码为010，依此类推。,当0uo1/2时，uo=0 代码为000,当1/2uo3/2时，uo=1 代码为001,当3/2uo5/2时，uo=2 代码为010，依此类推。,1.只舍不入法,2.有舍有入法,11.3.2 逐次逼近式ADC,其工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明。若有四个砝码共重,15,克，每个重量分别为,8、4、2、1,克。设待秤重量,Wx=13,克，可以用下表步骤来秤量：,2,8 g+4 g,3,8 g+4 g+2 g,4,8 g+4 g+1 g,1,8 g,8g 13g,，,12g 13g，,13g 13g,，,8 g,12 g,12 g,13g,暂时结果,砝 码 重,比 较 判 断,顺 序,保留,保留撤去,保留,ADC0809,八位,ADC,GND,C,B,A,8,通 道 模 拟 开 关,比较器,逻辑控制,逐次逼近,寄存器,D/A转换器,地址锁存,译 码 器,三态输出锁存器,U,DD,U,R,(+),U,R,(-),D,7,D,0,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,IN,7,IN,6,IN,5,IN,4,IN,3,IN,2,IN,1,IN,0,ALE,EOC,START,CLOCK,EOUT,11.3.3 集成ADC 0809简介,U,R,(-),B,D,4,D,0,D,2,D,7,D,6,D,5,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,19,18,17,16,15,1413,12,11,20,25,24,23,22,21,26,27,28,IN,2,IN,1,IN,0,GND,D,1,ALE,EOC,START,CLOCK,D,3,IN,3,IN,4,IN,5,IN,6,IN,7,EOUT,A,C,U,R,(+),U,DD,模拟输入端,模拟输入端,数字输出端,数字输出端,数字输出端,数字输出端,11.3.4 集成ADC 0809简介,U,R,(-),B,D,4,D,0,D,2,D,7,D,6,D,5,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,19,18,17,16,15,14,13,12,11,20,25,24,23,22,21,26,27,28,IN,2IN,1,IN,0,GND,D,1,ALE,EOC,START,CLOCK,D,3,IN,3,IN,4,IN,5,IN,6,IN,7,EOUT,A,C,U,R,(+),U,DD,地址线,地址锁存信号输入端,基准电压正极，为,5V,基准电压负极，为,0V,转换启动信号输入端,转换结束信号输出端,11.3.4 集成ADC 0809简介,U,R,(-),B,D,4,D,0,D,2,D,7,D,6,D,5,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,19,18,17,16,15,14,13,12,11,20,25,24,23,22,21,26,27,28,IN,2,IN,1,IN,0,GND,D,1,ALE,EOC,START,CLOCK,D,3,IN,3,IN,4,IN,5,IN,6,IN,7,EOUT,A,C,U,R,(+),U,DD,时钟脉冲输入端,输出允许端,11.3.5,ADC,的主要技术指标,1.量化误差与分辨率,量化误差是指由于用有限数字对模拟数值进行离散取值（量化）而产生的误差。,以输出二进制数的位数表示分辨率。位数越多，误差小，转换精度越高。,2.转换速度,完成一次A/D转换所需要的时间，即从它接到转换控制信号起，到输出端得到稳定的数字量输出所需要的时间。,3.相对精度,实际转换值和理想特性之间的最大偏差。,4.输入模拟电压范围,ADC0809芯片，模拟输入电压范围为05V。,大结局啦!,