数字技术 数字技术 8 DA AD转换器分析及应用.pptx

项目8 D/A、A/D转换器分析及应用;8.1 任务1 D/A转换器的分析及应用;8.1.1 R-2R 倒T型网络D/A转换器;2．工作原理 在图8-2所示图中，因同相输入端接地，则反相输入端为虚地，无论模拟电子开关Si接反相输入还是接同相输入端，均相当于接地。因此，A、B、C、D四个节点，向左看等效电阻均为2R，且对地等效电阻均为R。;3．D／A转换器的主要技术参数 （1)分辨率 分辨率是指转换器所能分辨的最小输出电压(对应数字量只是最低位为1)与最大输出电压(对应数字量各位全为1)之比。 例如，10位D/A的分辨率为 。 ;（2)线性度 理想D/A输出的模拟电压量与输入的数字量大小成正比，呈线性关系。但由于各种器件非线性的原因，实际并非如此，通常把输出偏离理想转换特性的最大偏差与满刻度输出之比定义为非线性误差。误差越小，线性度就越好。 (3)转换精度 转换精度是指D/A实际模拟输出与理想模拟稳态输出的差值，它包括非线性误差系数误差和漂移误差等。 (4)转换速度 转换速度是指从输入数字量开始到输出电压达到稳定值所需要的时间，它包括建立时间和转换速率两个参数。一般位数越多，精度越高，但是转换时间越长。 ;*8.1.2．集成D/A转换器介绍;1．集成D/A转换器AD7520 AD7520为10位CMOS电流开关R-2R倒T型电阻网络D/A转换器，电路如图8-3所示。 ;芯片内部包含倒T型电阻网络R=10kΩ和R=20kΩ、CMOS电流开关和反馈电阻RF。使用时必须外接运算放大器和基准电压VREF。模拟电压输出u0为;图8-4所示电路为AD7520中某一位的CMOS电子模拟开关。图中V1~V3组成电子偏移电路；V4、V5和V6、V7组成两级反相器，用以控制开关管V9、V8，以实现单刀双掷功能。;2．集成D/A转换器DA0832 DA0832芯片是8位倒T电阻网络型转换器，它与单片机、CPLD、FPGA可直接连接，且接口电路简单，转换控制容易，在单片机及数字电路中得到广泛应用。 DA0832芯片的特点是具有两个寄存器，输入的8位数据首先存入寄存器，而输出的模拟量由DAC寄存器的数据决定。当把数据从输入寄存器转入DAC寄存器后，输入寄存器就可以接受新的数据而不影响模拟量的输出。 ;DA0832共有以下3种工作方式，如图8-6所示。 （1）双缓冲工作方式 （2）单缓冲工作方式 （3）直通工作方式 ;技能训练1 D/A转换器的功能测试;2）单击仿真开关，调整1k电位器，使DAC输出电压尽量接近5V，双击示波器图标，打开示波器面板，观察示波器显示的电压波形和电压表指示数值，如图8-10所示 ;8.2任务2 A/D转换器的分析及应用;2．量化与编码 在保持期间，采样的模拟电压经过量化与编码电路后转换成一组n位二进制数据。任何一个数字量的大小，可以用某个最小数量单位的整数倍来表示。因此，在用数字量表示采样电压大小时，必须规定一个合适的最小数量单位，也叫量化单位，用Δ表示。量化单位一般是数字量最低位为l时所对应的模拟量。 ;*8.2.2 A/D转换器的类型;1．逐次逼近型ADC 图8-13是4位逐次逼近型ADC的原理框图，它由比较器、电压输出DAC、参考电源和逐次逼近寄存器(里面有移位寄存器和数码奇存器)等组成。 ;2．双积分型ADC 双积分型A/D转换器是一种间接型A/D转换器。它的基本原理是将输入的模拟电压ui先转换成与ui成正比的时间间隔，在此时间内用计数器对恒定频率的时钟脉冲计数，计数结束时，计数器记录的数字量正比于输入的模拟电压，从而实现模拟量到数字量的转换。 ;图8-14是一个双积分型A/D转换器的原理图。它由基准电压-VREF、积分器、检零比较器、计数器和定时触发器组成，其中基准电压要与输入模拟电压极性相反。;2）第一次积分（取样阶段） 在时间 t = 0 时，转换控制信号uS由 0 变为 1，G2 输出 0，开关 S1 断开，开关 S2 接入模拟电压 ui 。如图8-15b)所示。ui经电阻 R 对电容 C 进行充电，积分器开始对 ui 进行积分；积分器的输出电压 uO (t) 为 ;3）第二次积分（比较阶段） 在时间 t = t1 (t1=T1 ) 时，第一次积分结束，开关 S2 接 –VREF，电容 C 开始放电，积分器对-VREF 进行反向积分（第二次积分）。 ;8.2.3 A/D转换器的主要参数;8.2.4.常用的集成ADC简介;（2）ADC0809的工作过程 1）定时传送方式 对于一种A/D转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。 2）查询方式 A/D转换芯片由表明转换完成