第十三章数模和模数转换接口.ppt

* 有关D/A、A/D的基本概念 DAC及其接口 ADC及其接口 A/D、D/A应用举例 本章内容 ? 了解微机控制系统的一般组成 ? 了解D/A、A/D的基本原理 ? 了解DAC、ADC的主要性能指标 ? 掌握DAC、ADC与CPU的接口及其应用 学习目的 13.1 D/A与A/D接口概述 一、一个典型的计算机自动控制系统 数/模（D/A）和模/数（A/D）转换技术主要用于计算机实时控制和自动测量系统中。在工业控制和参数测量时，经常会遇到如温度、压力、流量等连续变化的物理量（通称模拟量）。用计算机处理这些模拟量必须先将其转换为电信号，然后再经A/D转换器将其转换为数字量。对于大多数的被控对象，计算机加工处理后输出的数字形式控制信号还应经D/A转换变成模拟量。才能推动执行机构工作。 一个包含A/D和D/A转换的计算机闭环自动控制系统如下图所示 生产过程 传感器 执行机构 A/D转 换 器 I/O接口 计 算 机 D/A转 换 器 I/O接口 图13.1 典型的计算机自动控制系统 二、模/数转换器(ADC)的主要性能参数 分辨率（Resolution） 它表明A/D对模拟信号的分辨能力，由它确定能被A/D辨别的最小模拟量变化。 2. 量化误差（Quantizing error） 在A/D转换中由于整量化产生的固有误差。量化误差在±1/2LSB（最低有效位）之间。 一个8位的A/D转换器，它把输入电压信号分成28=256层，若它的量程为0~5V，那么，量化单位q为： q = = ≈0.0195V=19.5mV 例如 3. 转换时间（Conversion time） 转换时间是A/D完成一次转换所需要的时间。一般转换速度越快越好，常见有高速（转换时间1us）、中速（转换时间1ms）和低速（转换时间1s）等。 4. 绝对精度 对于A/D，指的是对应于一个给定量，A/D转换器的误差，其误差大小由实际模拟量输入值与理论值之差来度量。 5. 相对精度 对于A/D，指的是满度值校准以后，任一数字输出所对应的实际模拟输入值（中间值）与理论值（中间值）之差。例如，对于一个8位0~+5V的A/D转换器，如果其相对误差为1LSB，则其绝对误差为19.5mV，相对误差为0.39%。 三、数/模转换器(DAC)的主要性能参数 分辨率（Resolution） 分辨率表明DAC对模拟量的分辨能力，它是最低有效位（LSB）所对应的模拟量，它确定了能由D/A产生的最小模拟量的变化。通常用二进制数的位数表示DAC的分辨率，如分辨率为8位的D/A能给出满量程电压的1/28的分辨能力，显然DAC的位数越多，则分辨率越高。 2. 线性误差（Linearity error） D/A的实际转换值偏离理想转换特性的最大偏差与满量程之间的百分比称为线性误差。 3. 建立时间（Setting time） 这是D/A的一个重要性能参数，定义为：在数字输入端发生满量程码的变化以后，D/A的模拟输出稳定到最终值±1/2LSB时所需要的时间。 4. 温度灵敏度 它是指数字输入不变的情况下，模拟输出信号随温度的变化。一般D/A转换器的温度灵敏度为±50PPM/℃。PPM为百万分之一。 5. 输出电平 不同型号的D/A转换器的输出电平相差较大，一般为5V~10V，有的高压输出型的输出电平高达24V~30V。 13.2 DAC0832数/模转换器 一、DAC0832的内部结构与引脚图 图13.2 给出了DAC0832的内部结构。 图13.3 给出了DAC0832的引脚图。 DAC0832是一种相当普遍且成本较低的数/模转换器。该器件是一个8位转换器，它将一个8位的二进制数转换成模拟电压。 ILE CS WR1 XFER WR2 D0 Q0 D1 Q1 D2 Q2 D3 Q3 D4 Q4 D5 Q5 D6 Q6 D7 Q7 G D0 Q0 D1 Q1 D2 Q2 D3 Q3 D4 Q4 D5 Q5 D6 Q6 D7 Q7 G D/A D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 VREF IOUT2 IOUT1 RFB 锁存器1 锁存器2 转换器 图13.2 DAC0832的内