第10章微機原理數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)器

1、第第1010章章 模模/ /數(shù)和數(shù)數(shù)和數(shù)/ /模轉(zhuǎn)換模轉(zhuǎn)換 10.1 10.1 概述概述 n模擬量連續(xù)變化的物理量n數(shù)字量數(shù)字量時間和數(shù)值上都離散的量時間和數(shù)值上都離散的量模擬模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADCDAC數(shù)字數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器模擬轉(zhuǎn)換器傳感器傳感器(溫度、壓力、流溫度、壓力、流量等量等模擬量模擬量）A/D計算機計算機（數(shù)字量）（數(shù)字量）顯示器顯示器D/A執(zhí)行部件執(zhí)行部件（模擬量控制）（模擬量控制）打印機打印機能夠?qū)⒛M量轉(zhuǎn)換為能夠?qū)⒛M量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的器件稱為模數(shù)字量的器件稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱A/DA/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器或換器或ADCADC。能夠?qū)?shù)字量轉(zhuǎn)換為能夠?qū)?shù)字量轉(zhuǎn)換為模

2、擬量的器件稱為數(shù)模擬量的器件稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，簡稱模轉(zhuǎn)換器，簡稱D/AD/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器或換器或DACDAC。 ADC ADC和和DACDAC是溝通模擬電路和數(shù)字電是溝通模擬電路和數(shù)字電路的橋梁，也可稱之為兩者之間的接口路的橋梁，也可稱之為兩者之間的接口. . D/A D/A轉(zhuǎn)換器實質(zhì)上是一個轉(zhuǎn)換器實質(zhì)上是一個譯碼器譯碼器（解碼器）。一般常（解碼器）。一般常用的線性用的線性D/AD/A轉(zhuǎn)換器，其輸出模擬電壓轉(zhuǎn)換器，其輸出模擬電壓uO O和輸入數(shù)字量和輸入數(shù)字量D Dn n之間成之間成正比關(guān)系正比關(guān)系。U UREFREF為參考電壓。為參考電壓。一、一、D/AD/A轉(zhuǎn)換器的基本工作原理轉(zhuǎn)換器的基本工作原

3、理10.2 10.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器 D/A D/A轉(zhuǎn)換器是將輸入的轉(zhuǎn)換器是將輸入的二進制數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量二進制數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，以電壓或電流的形式輸出。以電壓或電流的形式輸出。 uo或或io 輸輸出出 D/A d0 d1 dn1 輸輸入入 Dn (LSB) (MSB) uODnUREF 將輸入的每一位二進制代碼將輸入的每一位二進制代碼按按其其權(quán)值權(quán)值大小大小轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成相應(yīng)成相應(yīng)的模擬量，然后將代表各位的的模擬量，然后將代表各位的模擬量相加模擬量相加，則所得的總模，則所得的總模擬量就與數(shù)字量成正比，這樣便實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量擬量就與數(shù)字量成正比，這樣便實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。

4、的轉(zhuǎn)換。10.2 10.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器即：即：D/AD/A轉(zhuǎn)換器的輸出電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓u uO O，等于代碼為，等于代碼為1 1的各位所對應(yīng)的各位所對應(yīng)的各分模擬電壓之和。的各分模擬電壓之和。 D/A D/A轉(zhuǎn)換器一般由轉(zhuǎn)換器一般由數(shù)碼緩沖寄存器數(shù)碼緩沖寄存器、模擬電子開關(guān)模擬電子開關(guān)、參考電壓參考電壓、解碼網(wǎng)絡(luò)解碼網(wǎng)絡(luò)和和求和電路求和電路等組成。等組成。 10.2 10.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)碼緩沖數(shù)碼緩沖寄存器寄存器n位數(shù)控位數(shù)控模擬開關(guān)模擬開關(guān)解碼網(wǎng)絡(luò)解碼網(wǎng)絡(luò)n位數(shù)字位數(shù)字量輸入量輸入模擬量模擬量輸出輸出求和電路求和電路參考電壓參考電壓n n 位位D/AD/A轉(zhuǎn)換器方框

5、圖轉(zhuǎn)換器方框圖 數(shù)字量以串行或并行方式輸入，并存儲在數(shù)碼緩沖寄數(shù)字量以串行或并行方式輸入，并存儲在數(shù)碼緩沖寄存器中；寄存器輸出的每位數(shù)碼驅(qū)動對應(yīng)數(shù)位上的電子開存器中；寄存器輸出的每位數(shù)碼驅(qū)動對應(yīng)數(shù)位上的電子開關(guān)，將在解碼網(wǎng)絡(luò)中獲得的相應(yīng)數(shù)位權(quán)值送入求和電路；關(guān)，將在解碼網(wǎng)絡(luò)中獲得的相應(yīng)數(shù)位權(quán)值送入求和電路；求和電路將各位權(quán)值相加，便得到與數(shù)字量對應(yīng)的模擬量。求和電路將各位權(quán)值相加，便得到與數(shù)字量對應(yīng)的模擬量。 Sn-1 Sn-2 S2 S1 S0 In-1 In-2 I2 I1 I0 20R 21R 2n-3R 2n-2R 2n-1R A (MSB) (LSB) dn-1 dn-2 d2 d1

6、 d0 RF (R/2) u0 UREF + I 1. 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC原理圖原理圖 10.2 10.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器二、二、D/AD/A轉(zhuǎn)換器的主要電路形式轉(zhuǎn)換器的主要電路形式權(quán)電阻權(quán)電阻雙向模擬開關(guān)雙向模擬開關(guān)數(shù)字量輸入數(shù)字量輸入 模模擬擬量量輸輸出出 權(quán)電阻的排列順序和權(quán)值的排列順序相反。權(quán)電阻的排列順序和權(quán)值的排列順序相反。運算放大器運算放大器 集成運算放大器，作為集成運算放大器，作為求和求和權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)的緩沖，并將電流權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)的緩沖，并將電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。轉(zhuǎn)換為電壓輸出。10.2 10.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器 Sn-1 S

7、n-2 S2 S1 S0 In-1 In-2 I2 I1 I0 20R 21R 2n-3R 2n-2R 2n-1R A (MSB) (LSB) dn-1 dn-2 d2 d1 d0 RF (R/2) u0 UREF + I 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DACDAC的原理分析的原理分析 開關(guān)開關(guān)S Si i的位置受數(shù)據(jù)鎖存器輸出的數(shù)碼的位置受數(shù)據(jù)鎖存器輸出的數(shù)碼d di i控制：控制：當當d di i=1=1時，時，S Si i將對將對應(yīng)的權(quán)電阻接到參考電壓應(yīng)的權(quán)電阻接到參考電壓U UREFREF上；當上；當d di i=0=0時，時，S Si i將對應(yīng)的權(quán)電阻接地將對應(yīng)的權(quán)電阻接地。10.2 10.2

8、 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器 1-n0iii1-nREFi -1-nREF1-n0ii1-n0ii0122n1n2dR2UR2UdI IIIIII運算放大器總的輸入電流為運算放大器總的輸入電流為 nnREF1n0iiinREFOD2U2d2Uu 即：輸出的模擬電壓即：輸出的模擬電壓u uO O正比正比于輸入的數(shù)字量于輸入的數(shù)字量D Dn n，從而實現(xiàn)，從而實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。因而因而u uO O的變化范圍是的變化范圍是 REFnnU2120 10.2 10.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/AD/A轉(zhuǎn)換器的特點轉(zhuǎn)換器的特點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，電阻元件數(shù)較

9、少；優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，電阻元件數(shù)較少；缺點：阻值相差較大，制造工藝復(fù)雜。缺點：阻值相差較大，制造工藝復(fù)雜。10.2 10.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器 A (MSB) (LSB) dn-1 dn-2 d2 d1 d0 RF (R) u0 UREF Sn-1 Sn-2 S2 S1 S0 2R 2R 2R 2R 2R 2R R R R R + 2. 倒倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 數(shù)字量輸入數(shù)字量輸入 模模擬擬量量輸輸出出 電阻解碼網(wǎng)絡(luò)中，電阻只有電阻解碼網(wǎng)絡(luò)中，電阻只有R R和和2R2R兩種，并構(gòu)成倒兩種，并構(gòu)成倒T T型電阻網(wǎng)型電阻網(wǎng)絡(luò)。當絡(luò)。當d di i=1=1時，相應(yīng)的開關(guān)時，相

10、應(yīng)的開關(guān)S Si i接到求和點；當接到求和點；當d di i=0=0時，相應(yīng)的開時，相應(yīng)的開關(guān)關(guān)S Si i接地。但由于接地。但由于虛短虛短，求和點和地相連，所以不論開關(guān)如何轉(zhuǎn)，求和點和地相連，所以不論開關(guān)如何轉(zhuǎn)向，電阻向，電阻2R2R總是與地相連總是與地相連。這樣，倒。這樣，倒T T型網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點型網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點向上看向上看和和向右看向右看的等效電阻都是的等效電阻都是2R2R，整個網(wǎng)絡(luò)的等效輸入電阻為整個網(wǎng)絡(luò)的等效輸入電阻為R R。求和點求和點倒倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器原理圖轉(zhuǎn)換器原理圖 10.2 10.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器 A (MSB) (LSB) dn-1 dn-2 d2

11、 d1 d0 RF (R) u0 UREF Sn-1 Sn-2 S2 S1 S0 2I 2I 2I 2I 2I n1-n2-n21 2R 2R 2R 2R 2R 2R R R R R n1-n2-n212I 2I 2I 2I 2I I + I 參考電壓參考電壓UREF供出的總電流為：供出的總電流為：RUIREF 運算放大器的輸出電壓為：運算放大器的輸出電壓為：nnREF1n0iiinREFOD2U2d2Uu 即：輸出的模擬電壓即：輸出的模擬電壓u uO O正比正比于輸入的數(shù)字量于輸入的數(shù)字量D Dn n，從而實現(xiàn)了從，從而實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。倒倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電

12、阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的特點：轉(zhuǎn)換器的特點： 優(yōu)點：電阻種類少，只有優(yōu)點：電阻種類少，只有R和和2R，提高了制造精度；而，提高了制造精度；而且支路電流流入求和點不存在時間差，提高了轉(zhuǎn)換速度。且支路電流流入求和點不存在時間差，提高了轉(zhuǎn)換速度。 應(yīng)用：它是目前集成應(yīng)用：它是目前集成D/A轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換速度較高且使用轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換速度較高且使用較多的一種，如較多的一種，如8位位D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器DAC0832，就是采用倒，就是采用倒T型電型電阻網(wǎng)絡(luò)阻網(wǎng)絡(luò)。10.2 10.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器分辨率用于表示分辨率用于表示D/AD/A轉(zhuǎn)換器對輸入微小量變化的敏感程度。轉(zhuǎn)換器對輸入微小量變化的敏感程度。 12

13、1UUnm 分辨率分辨率 分辨率越高，轉(zhuǎn)換時對輸入量的微小變化的反應(yīng)越靈敏。分辨率越高，轉(zhuǎn)換時對輸入量的微小變化的反應(yīng)越靈敏。 而分辨率與輸入數(shù)字量的位數(shù)有關(guān)，而分辨率與輸入數(shù)字量的位數(shù)有關(guān)，n越大，分辨率越高越大，分辨率越高。 10.2 10.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器1. 分辨率分辨率 三、三、D/AD/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標D/A轉(zhuǎn)換器模擬輸出電壓可能被分離的等級數(shù)可用輸轉(zhuǎn)換器模擬輸出電壓可能被分離的等級數(shù)可用輸入數(shù)字量的入數(shù)字量的位數(shù)位數(shù)n表示表示D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率；轉(zhuǎn)換器的分辨率；可用可用D/A轉(zhuǎn)換器的最小輸出電壓與最大輸出電壓轉(zhuǎn)換器的最小輸出電壓與最大輸出電壓之

14、比之比來表來表示分辨率。示分辨率。05/75001010011100 101110111vo/VD00010.2 10.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器2. 轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度 D/A D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度是指輸出模擬電壓的轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度是指輸出模擬電壓的實際值與理想實際值與理想值之差值之差，即最大靜態(tài)轉(zhuǎn)換誤差。，即最大靜態(tài)轉(zhuǎn)換誤差。3. 轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度 從輸入的數(shù)字量發(fā)生突變開始，從輸入的數(shù)字量發(fā)生突變開始，到輸出電壓進入與穩(wěn)定值相差到輸出電壓進入與穩(wěn)定值相差0.5LSB0.5LSB范圍內(nèi)所需要的時間，稱為范圍內(nèi)所需要的時間，稱為建立時間建立時間t tsetset。目前單片集成。目前單片集成D/

15、AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器（不包括運算放大器）的建立時間器（不包括運算放大器）的建立時間最短達到最短達到0.10.1微秒以內(nèi)。微秒以內(nèi)。 4. 溫度系數(shù)溫度系數(shù) 在輸入不變的情況下，輸出模擬電壓隨溫度變化產(chǎn)生的變在輸入不變的情況下，輸出模擬電壓隨溫度變化產(chǎn)生的變化量。一般用滿刻度輸出條件下溫度每升高化量。一般用滿刻度輸出條件下溫度每升高11，輸出電壓變，輸出電壓變化的化的百分數(shù)百分數(shù)作為溫度系數(shù)。作為溫度系數(shù)。10.2 10.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器1.DAC08321.DAC0832結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)框圖 四、四、8 8位集成位集成DAC0832DAC08328位位輸入輸入寄存器寄存器8位位DAC寄存器寄

16、存器8位位D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器UREFIOUT2RfbAGNDVCCDGNDDI7DI0CSWR1WR2XFERILELELEIOUT1&RFB 它由一個它由一個8 8位輸入寄存器位輸入寄存器、一個、一個8 8位位DACDAC寄存器寄存器和一個和一個8 8位位D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器三大三大部分組成，部分組成，D/AD/A轉(zhuǎn)換器采用了轉(zhuǎn)換器采用了倒倒T T型型R R-2-2R R電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò)。LELE1 1，跟隨，跟隨 0 0，鎖存，鎖存10.2 10.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器2.DAC08322.DAC0832引腳功能引腳功能 DIDI7 7DIDI0 0：8 8位輸入數(shù)據(jù)信號。位輸入數(shù)據(jù)

17、信號。I IOUT1OUT1：DACDAC輸出電流輸出電流1 1。當。當DACDAC鎖存器中為全鎖存器中為全1 1時，時，I IOUT1OUT1最大（滿最大（滿量程輸出）；為全量程輸出）；為全0 0時，時，I IOUT1OUT1為為0 0。 I IOUT2OUT2：DACDAC輸出電流輸出電流2 2。它作為運算放大器的另一個差分輸入信。它作為運算放大器的另一個差分輸入信號（一般接地）。滿足號（一般接地）。滿足 I IOUT1OUT1+I+IOUT2 OUT2 滿量程輸出電流。滿量程輸出電流。R Rfbfb：反饋電阻（內(nèi)已含一個反饋電阻）接線端。：反饋電阻（內(nèi)已含一個反饋電阻）接線端。DAC08

18、32DAC0832中無運中無運放，且為電流輸出，使用時須外接運放。芯片中已設(shè)置了放，且為電流輸出，使用時須外接運放。芯片中已設(shè)置了R Rfbfb，只要將此引腳接到運放的輸出端即可。若運放增益不夠，還須只要將此引腳接到運放的輸出端即可。若運放增益不夠，還須外加反饋電阻。外加反饋電阻。ILEILE：輸入鎖存允許信號，高電平有效。：輸入鎖存允許信號，高電平有效。 CSCS：片選信號，低電平有效。：片選信號，低電平有效。 WRWR1 1：輸入數(shù)據(jù)選通信號，低電平有效。（：輸入數(shù)據(jù)選通信號，低電平有效。（ 上升沿鎖存）上升沿鎖存）XFERXFER：數(shù)據(jù)傳送選通信號，低電平有效。：數(shù)據(jù)傳送選通信號，低電平

19、有效。 WRWR2 2：數(shù)據(jù)傳送選通信號，低電平有效。（：數(shù)據(jù)傳送選通信號，低電平有效。（ 上升沿鎖存）上升沿鎖存）10.2 10.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器 任何導(dǎo)線都可以被理解成電阻，因此，盡管連在一起的任何導(dǎo)線都可以被理解成電阻，因此，盡管連在一起的“地地”，其各個位置上的電壓也并非一致的，對于數(shù)字電路，其各個位置上的電壓也并非一致的，對于數(shù)字電路，由于噪聲容限較高，通常是不需要考慮由于噪聲容限較高，通常是不需要考慮“地地”的形式的，但對的形式的，但對于模擬電路而言，這個不同地方的于模擬電路而言，這個不同地方的“地地”對測量的精度是構(gòu)成對測量的精度是構(gòu)成影響的，因此，影響的，因此，通常是把

20、數(shù)字電路部分的地和模擬部分的地分通常是把數(shù)字電路部分的地和模擬部分的地分開布線開布線，只在板中的一點把它們連接起來。，只在板中的一點把它們連接起來。 DGNDDGND：數(shù)字地，是控制電路中各種數(shù)字電路的零電位。：數(shù)字地，是控制電路中各種數(shù)字電路的零電位。 AGNDAGND：模擬地，是放大器、：模擬地，是放大器、A/DA/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換器中模擬電路的零電位。轉(zhuǎn)換器中模擬電路的零電位。 U UREFREF：參考電壓輸入。一般此端外接一個精確、穩(wěn)定的電壓：參考電壓輸入。一般此端外接一個精確、穩(wěn)定的電壓基準源?；鶞试?。U UREFREF可在可在-10V-10V至至+10V+10V范圍內(nèi)選擇。范

21、圍內(nèi)選擇。U UCCCC：電源輸入端（一般?。弘娫摧斎攵耍ㄒ话闳?5V+5V+15V+15V）。）。 3.DAC08323.DAC0832特性參數(shù)特性參數(shù) 10.2 10.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器分辨率：分辨率： 8 8位位建立時間：建立時間： 1 1ss增益溫度系數(shù)：增益溫度系數(shù)： 20ppm/20ppm/（ppm-ppm-百萬分之一，百萬分之一，1010-6-6）輸入電平：輸入電平： TTLTTL功耗：功耗： 20mW20mW4.DAC08324.DAC0832工作方式工作方式 當當ILEILE、CSCS和和WRWR1 1同時有效時，輸入數(shù)據(jù)同時有效時，輸入數(shù)據(jù)DIDI7 7DIDI0 0

22、進入輸入進入輸入寄存器；并在寄存器；并在WRWR1 1的上升沿實現(xiàn)數(shù)據(jù)鎖存。當?shù)纳仙貙崿F(xiàn)數(shù)據(jù)鎖存。當WRWR2 2和和XFERXFER同時有同時有效時，輸入寄存器的數(shù)據(jù)進入效時，輸入寄存器的數(shù)據(jù)進入DACDAC寄存器；并在寄存器；并在WRWR2 2的上升沿實的上升沿實現(xiàn)數(shù)據(jù)鎖存。八位現(xiàn)數(shù)據(jù)鎖存。八位D/AD/A轉(zhuǎn)換電路隨時將轉(zhuǎn)換電路隨時將DACDAC寄存器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為寄存器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號（模擬信號（I IOUT1OUT1+ +I IOUT2OUT2）輸出。）輸出。 DAC0832 DAC0832 的使用有的使用有雙緩沖器型雙緩沖器型、單緩沖器型單緩沖器型和和直通型直通型三種三種工作方式

23、。工作方式。 DAC0832DAC0832的三種工作方式的三種工作方式 10.2 10.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器（b b）單緩沖方式單緩沖方式：適合在不要求多片：適合在不要求多片D/AD/A同時輸出時。此時只需一次寫操同時輸出時。此時只需一次寫操作，就開始轉(zhuǎn)換，提高了作，就開始轉(zhuǎn)換，提高了D/AD/A的數(shù)據(jù)吞吐量。的數(shù)據(jù)吞吐量。（a a）雙緩沖方式雙緩沖方式：采用二次緩沖方式，可在輸出的同時，采集下一個數(shù)：采用二次緩沖方式，可在輸出的同時，采集下一個數(shù)據(jù)，提高了轉(zhuǎn)換速度；也可在多個轉(zhuǎn)換器同時工作時，實現(xiàn)多通道據(jù)，提高了轉(zhuǎn)換速度；也可在多個轉(zhuǎn)換器同時工作時，實現(xiàn)多通道D/AD/A的的同步轉(zhuǎn)換輸出

24、。同步轉(zhuǎn)換輸出。（c c）直通方式直通方式：輸出隨輸入的變化隨時轉(zhuǎn)換。：輸出隨輸入的變化隨時轉(zhuǎn)換。 DAC0832與與CPU插槽接口插槽接口 DAC0832DAC0832與與PCPC機的連接如圖所示，由于機的連接如圖所示，由于DAC0832DAC0832的數(shù)據(jù)輸入線可以直接與的數(shù)據(jù)輸入線可以直接與CPUCPU數(shù)據(jù)線連接，所以數(shù)據(jù)線連接，所以在圖中，在圖中，DAC0832DAC0832沒經(jīng)緩沖器而直接與數(shù)據(jù)總線沒經(jīng)緩沖器而直接與數(shù)據(jù)總線中中D D7 7D D0 0相連，圖中相連，圖中XFERXFER* *和和WR2WR2* *接地，即接地，即DAC0832DAC0832內(nèi)部第內(nèi)部第2 2級緩沖器

25、接成直通式，只控制級緩沖器接成直通式，只控制第第1 1級緩沖器的數(shù)據(jù)輸入，當級緩沖器的數(shù)據(jù)輸入，當CSCS* *與與WR1WR1* *同時有同時有效時，效時，DIDI7 7DIDI0 0的數(shù)據(jù)被送入其內(nèi)部的的數(shù)據(jù)被送入其內(nèi)部的D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換 DAC 0832DAC 0832與與CPUCPU插槽相連接的電路插槽相連接的電路 MOV DX MOV DX，200H 200H ； 端口地址端口地址ABCD:MOV ALABCD:MOV AL，00H 00H OUT DX OUT DX，AL AL ；向；向DAC0832DAC0832輸出全輸出全0 0 CALL DELAY

26、 CALL DELAY ；調(diào)用延時子程序；調(diào)用延時子程序DELAYDELAY MOV AL MOV AL，0FFH 0FFH OUT DX OUT DX，AL AL ；向；向DAC0832DAC0832輸出全輸出全1 1 CALL DELAY CALL DELAY JMP ABCD JMP ABCDDALLY:MOV CX,0500H DALLY:MOV CX,0500H A1:LOOP A1 A1:LOOP A1 RETRET0Y例【例【10-110-1】假設(shè)在圖中】假設(shè)在圖中DAC0832DAC0832片選的地片選的地址是址是200H200H，要求在，要求在VOUTVOUT輸出方波輸出方波

27、. .例【例【10-2】 8 位位D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器DAC0832 的輸出電壓范圍的輸出電壓范圍為為05V，端口地址為，端口地址為4321H，試編程實現(xiàn)產(chǎn)生，試編程實現(xiàn)產(chǎn)生05V 鋸齒波的程序鋸齒波的程序 MOV DX, 4321H ;端口地址送DX A1: MOV AL, 00H ;準備起始輸出數(shù)據(jù) LOOP: OUT DX, AL CALL DALLY INC AL CMP AL,FFH JNC A1 JMP LOOP A/D A/D轉(zhuǎn)換是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換過程通過轉(zhuǎn)換是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換過程通過取樣、保持、量化和編碼取樣、保持、量化和編碼四個步驟完成。四個步驟完

28、成。 10.3 10.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器一、一、A/DA/D轉(zhuǎn)換器的基本工作原理轉(zhuǎn)換器的基本工作原理采樣保持量化編碼VIDO模擬量輸入模擬量輸入數(shù)字量輸出數(shù)字量輸出 取樣（也稱采樣）是將時間上連續(xù)變化的信號，取樣（也稱采樣）是將時間上連續(xù)變化的信號，轉(zhuǎn)換為時轉(zhuǎn)換為時間上離散的信號間上離散的信號，即將時間上連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為一系列，即將時間上連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為一系列等間隔的脈沖，脈沖的幅度取決于輸入模擬量。等間隔的脈沖，脈沖的幅度取決于輸入模擬量。1.1.取樣和保持取樣和保持 10.3 10.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器取樣過程取樣過程 采樣脈沖采樣脈沖 輸輸入入模模擬擬信信號號 采采

29、樣樣輸輸出出信信號號 maxf2fs 模擬信號經(jīng)采樣后，得到一系列模擬信號經(jīng)采樣后，得到一系列樣值脈沖樣值脈沖。采樣脈沖寬度。采樣脈沖寬度一般是很短暫的，在下一個采樣脈沖到來之前，應(yīng)暫時保持一般是很短暫的，在下一個采樣脈沖到來之前，應(yīng)暫時保持所取得的樣值脈沖幅度，以便進行轉(zhuǎn)換。因此，在取樣電路之所取得的樣值脈沖幅度，以便進行轉(zhuǎn)換。因此，在取樣電路之后須加后須加保持電路保持電路。10.3 10.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器在采樣脈沖在采樣脈沖S(tS(t) )到來的時間到來的時間內(nèi)，內(nèi)，VTVT導(dǎo)通，導(dǎo)通，U UI I( (t t) )向電容向電容C C充電，假充電，假定充電時間常數(shù)遠小于定充電時間

30、常數(shù)遠小于，則有：則有：U UO O(t)(t)U US S(t)(t)U UI I(t)(t)。采樣采樣采樣結(jié)束，采樣結(jié)束，VTVT截止，而電容截止，而電容C C上電壓保持充電電壓上電壓保持充電電壓U UI I(t)(t)不變，直到不變，直到下一個采樣脈沖到來為止。下一個采樣脈沖到來為止。保持保持 場效應(yīng)管場效應(yīng)管VTVT為為采樣門采樣門，電容，電容C C為為保持電容保持電容，運算放大器為，運算放大器為跟跟隨器隨器，起緩沖，起緩沖隔離隔離作用。作用。取樣保持電路及輸出波形取樣保持電路及輸出波形 輸入的模擬電壓經(jīng)過取樣保持后，得到的是輸入的模擬電壓經(jīng)過取樣保持后，得到的是階梯波階梯波。而該階。

31、而該階梯波仍是一個可以連續(xù)取值的模擬量，但梯波仍是一個可以連續(xù)取值的模擬量，但n n位數(shù)字量只能表示位數(shù)字量只能表示2 2n n個數(shù)值。因此，用數(shù)字量來表示連續(xù)變化的模擬量時就有一個類個數(shù)值。因此，用數(shù)字量來表示連續(xù)變化的模擬量時就有一個類似于似于四舍五入的近似問題四舍五入的近似問題。10.3 10.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器2.2.量化和編碼量化和編碼 量化的方法一般有兩種：量化的方法一般有兩種：只舍不入法只舍不入法和和有舍有入法有舍有入法。 A/DA/D轉(zhuǎn)換器有轉(zhuǎn)換器有直接轉(zhuǎn)換法直接轉(zhuǎn)換法和和間接轉(zhuǎn)換法間接轉(zhuǎn)換法兩大類。兩大類。 直接法是通過一套基準電壓與取樣保持電壓進行直接法是通過一套基準

32、電壓與取樣保持電壓進行比較比較，從，從而而直接直接將模擬量將模擬量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。其特點是成數(shù)字量。其特點是工作速度高工作速度高，轉(zhuǎn)換精，轉(zhuǎn)換精度容易保證，調(diào)準也比較方便。度容易保證，調(diào)準也比較方便。直接直接A/DA/D轉(zhuǎn)換器有計數(shù)型、逐次轉(zhuǎn)換器有計數(shù)型、逐次比較型、并行比較型比較型、并行比較型等。等。 間接法是將取樣后的模擬信號先轉(zhuǎn)換成間接法是將取樣后的模擬信號先轉(zhuǎn)換成中間變量中間變量時間時間t t或頻或頻率率f f, , 然后再將然后再將t t或或f f轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。其特點是轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。其特點是工作速度較低工作速度較低，但，但轉(zhuǎn)換精度可以做得較高轉(zhuǎn)換精度可以做得較高，且抗干擾性強。，且

33、抗干擾性強。間接間接A/DA/D轉(zhuǎn)換器有單次轉(zhuǎn)換器有單次積分型、雙積分型積分型、雙積分型等。等。10.3 10.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器二、二、A/DA/D轉(zhuǎn)換器的主要電路形式轉(zhuǎn)換器的主要電路形式mVVV44.2096410101221分辨率分辨率= 1. 1. 分辨率分辨率 分辨率指分辨率指A/DA/D轉(zhuǎn)換器對輸入模擬信號的分辨能力。從理論轉(zhuǎn)換器對輸入模擬信號的分辨能力。從理論上講，一個上講，一個n n位二進制數(shù)輸出的位二進制數(shù)輸出的A/DA/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)能區(qū)分輸入模擬電轉(zhuǎn)換器應(yīng)能區(qū)分輸入模擬電壓的壓的2 2n n個不同量級，能區(qū)分輸入模擬電壓的最小差異為個不同量級，能區(qū)分輸入模擬電壓的最小差

34、異為 （滿量程輸入的（滿量程輸入的1/21/2n n）。）。 FSRn2110.3 10.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器三、三、A/DA/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標例如，例如，A/DA/D轉(zhuǎn)換器的輸出為轉(zhuǎn)換器的輸出為1212位二進制數(shù)，最大輸入模擬信號位二進制數(shù)，最大輸入模擬信號為為10V10V，則其分辨率為，則其分辨率為 2. 2. 轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間 轉(zhuǎn)換時間是指轉(zhuǎn)換時間是指A/DA/D轉(zhuǎn)換器從接到轉(zhuǎn)換啟動信號開始，到輸轉(zhuǎn)換器從接到轉(zhuǎn)換啟動信號開始，到輸出端獲得穩(wěn)定的數(shù)字信號所經(jīng)過的時間。出端獲得穩(wěn)定的數(shù)字信號所經(jīng)過的時間。 A/DA/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度主要取決于轉(zhuǎn)換電路的類型，不

35、同轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度主要取決于轉(zhuǎn)換電路的類型，不同類型類型A/DA/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度相差很大。轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度相差很大。雙積分型雙積分型A/DA/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度最慢最慢，需，需幾百毫秒幾百毫秒左右；左右；逐次逼近式逐次逼近式A/DA/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度較快較快，需，需幾十微秒幾十微秒；并行比較型并行比較型A/DA/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度最快最快，僅需，僅需幾十納秒幾十納秒時間。時間。 10.3 10.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器10.3 10.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器3. 3. 轉(zhuǎn)換誤差轉(zhuǎn)換誤差 它表示它表示A/DA/D轉(zhuǎn)換器實際輸出的數(shù)字量和理論上輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換器實際輸出的數(shù)字量和理論上輸出的數(shù)字量之間的差別。常用之間的差別。常用最低有效位的倍數(shù)最低有效位的倍數(shù)表示。表示。例如，轉(zhuǎn)換誤差例如，轉(zhuǎn)換誤差 。就表明實際輸出的數(shù)字量和理。就表明實際輸出的數(shù)字量和理論上應(yīng)得到的輸出數(shù)字量之間的誤差小于最低位的半個字。論上應(yīng)得到的輸出數(shù)字量之間的誤差小于最低位的