DAC及ADC接口技術(shù)

1、 第8章 DAC及ADC接口技術(shù) 8.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832及其接口設(shè)計(jì)及其接口設(shè)計(jì)8.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809及其接口及其接口 第8章 DAC及ADC接口技術(shù)8.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832及其接口設(shè)計(jì)及其接口設(shè)計(jì) 8.1.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理 8.1.2 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 8.1.3 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832 8.1.4 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例8.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809及其接口及其接口第8章 DAC及ADC接口技術(shù)溫度測(cè)控原理示意圖溫度測(cè)控原理示意圖1、CP

2、U怎樣識(shí)別模擬量？怎樣識(shí)別模擬量？2、CPU怎樣控制模擬量？怎樣控制模擬量？傳感器測(cè)溫傳感器測(cè)溫CPU決策決策變壓器輸出變壓器輸出電爐絲加熱電爐絲加熱模擬模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換（數(shù)字轉(zhuǎn)換（AD）數(shù)字?jǐn)?shù)字/模擬轉(zhuǎn)換（模擬轉(zhuǎn)換（DA） 第8章 DAC及ADC接口技術(shù)DA轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理(電流輸出型電流輸出型, T型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)) RVIREF總電流總電流分支電流分支電流1101002nniiiiin iID IDI輸出電流輸出電流第8章 DAC及ADC接口技術(shù)轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理利用電子開(kāi)關(guān)形成利用電子開(kāi)關(guān)形成T型電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出電流型電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出電流I01，再利用反相運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換成輸出電壓，再利用反相運(yùn)算放

3、大器轉(zhuǎn)換成輸出電壓Vout。運(yùn)放輸出電壓運(yùn)放輸出電壓101fb0fb122niOREFniBBRDVIRVR 第8章 DAC及ADC接口技術(shù) 數(shù) 字 輸 入 模 擬 輸 出 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0V 0.039V 4.96V 5.00V 5.039V 9.96V若取若取 n=8位位 Rfb = R VREF=10V滿量程輸出電壓滿量程輸出電壓 = VREF-VLSB= VREF-VLSB2211001nREFfbinfbOR

4、BBVRRIVDiLSB（Least Significant Bit)最低有效位最低有效位MSB（Most Significant Bit)最高有效位最高有效位第8章 DAC及ADC接口技術(shù)8.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832及其接口設(shè)計(jì)及其接口設(shè)計(jì) 8.1.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理 8.1.2 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 8.1.3 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832 8.1.4 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例8.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809及其接口及其接口第8章 DAC及ADC接口技術(shù)DA性能指標(biāo)是選用性能指標(biāo)是選用DA芯片型號(hào)的依據(jù)，

5、最常用的有：芯片型號(hào)的依據(jù)，最常用的有：分辨率（分辨率（resolution）、建立時(shí)間（）、建立時(shí)間（convertion time）分辨率分辨率是指最小輸出電壓與最大輸出電壓之比，也有用是指最小輸出電壓與最大輸出電壓之比，也有用“1 LSB對(duì)應(yīng)的模擬電壓大小對(duì)應(yīng)的模擬電壓大小”來(lái)表示，例若來(lái)表示，例若VREF= 5V，則，則 8位的位的DA轉(zhuǎn)換器，分辨率為轉(zhuǎn)換器，分辨率為5V/ (28-1) = 19.6 mV 10位的位的DA轉(zhuǎn)換器，分辨率為轉(zhuǎn)換器，分辨率為5V/ (210-1) = 4.8 mV 14位的位的DA轉(zhuǎn)換器，分辨率為轉(zhuǎn)換器，分辨率為5V/ (214-1) = 0.3 mV因

6、此，應(yīng)根據(jù)分辨率的需要來(lái)選定因此，應(yīng)根據(jù)分辨率的需要來(lái)選定DA轉(zhuǎn)換器的位數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)建立時(shí)間建立時(shí)間是指從輸入數(shù)字信號(hào)起，到輸出電壓或電流達(dá)是指從輸入數(shù)字信號(hào)起，到輸出電壓或電流達(dá)到穩(wěn)定所需的時(shí)間。到穩(wěn)定所需的時(shí)間。目前，目前，10位或位或12位位D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器D轉(zhuǎn)換時(shí)間一般不超過(guò)轉(zhuǎn)換時(shí)間一般不超過(guò)1us。第8章 DAC及ADC接口技術(shù)8.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832及其接口設(shè)計(jì)及其接口設(shè)計(jì) 8.1.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理 8.1.2 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 8.1.3 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832 8.1.4 應(yīng)用舉

7、例應(yīng)用舉例8.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809及其接口及其接口第8章 DAC及ADC接口技術(shù)DAC0832電流輸出型電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器20只引腳只引腳8 8位并行輸入方式位并行輸入方式分辨率分辨率19.6mV (VREF = 5V19.6mV (VREF = 5V） 電流建立時(shí)間電流建立時(shí)間SS 輸入與輸入與TTLTTL電平兼容電平兼容 單一電源供電（單一電源供電（5V5V15V15V） 低功耗，低功耗，20m20m 第8章 DAC及ADC接口技術(shù)DAC0832的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 輸入鎖存器輸入鎖存器+ DAC寄存器寄存器+ D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器第8章 DAC及ADC接口技術(shù)DID

8、I0 07 7：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入（：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入（8 8位）；位）； /CS /CS：片選信號(hào)（輸入）；：片選信號(hào)（輸入）；ILEILE：數(shù)據(jù)鎖存允許信號(hào)（輸入）；：數(shù)據(jù)鎖存允許信號(hào)（輸入）； /XFER /XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)（輸入）；：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)（輸入）；/WR/WR1 1：第一寫(xiě)信號(hào)（輸入），與：第一寫(xiě)信號(hào)（輸入），與ILEILE共同控制輸入寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是共同控制輸入寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式；數(shù)據(jù)鎖存方式；/WR/WR2 2：第：第2 2寫(xiě)信號(hào)（輸入），與寫(xiě)信號(hào)（輸入），與XFERXFER共同控制共同控制DACDAC寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是寄存器是數(shù)據(jù)直通方

9、式還是數(shù)據(jù)鎖存方式；數(shù)據(jù)鎖存方式；第8章 DAC及ADC接口技術(shù)8.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832及其接口設(shè)計(jì)及其接口設(shè)計(jì) 8.1.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理 8.1.2 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 8.1.3 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832 8.1.4 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例8.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809及其接口及其接口第8章 DAC及ADC接口技術(shù)8.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832及其接口設(shè)計(jì)及其接口設(shè)計(jì)8.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809及其接口及其接口 8.2.1 逐次逼近式數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原逐次

10、逼近式數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理理 8.2.2 A/ D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 8.2.3 ADC0809引腳介紹引腳介紹 8.2.4 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作時(shí)序內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作時(shí)序 8.2.4 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 第8章 DAC及ADC接口技術(shù)將模擬量信號(hào)變換成數(shù)字量信號(hào)的元件將模擬量信號(hào)變換成數(shù)字量信號(hào)的元件模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC（ Analog to Digital Converter ） ADC的種類較多，較常見(jiàn)的有：的種類較多，較常見(jiàn)的有： 計(jì)數(shù)比較式計(jì)數(shù)比較式器件簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、轉(zhuǎn)換速度慢器件簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、轉(zhuǎn)換速度慢 雙斜率積分式雙斜率積分式精度高、速度慢精度高

11、、速度慢 逐次逼近式逐次逼近式可兼顧速度和精度可兼顧速度和精度第8章 DAC及ADC接口技術(shù)逐次逼近式逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器的工作原理轉(zhuǎn)換器的工作原理基本組成：比較器、基本組成：比較器、DA轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、鎖轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、鎖存緩沖器、控制邏輯單元存緩沖器、控制邏輯單元第8章 DAC及ADC接口技術(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程：轉(zhuǎn)換過(guò)程：從最高位開(kāi)始通過(guò)試探值逐次進(jìn)行測(cè)試，直到試探值經(jīng)從最高位開(kāi)始通過(guò)試探值逐次進(jìn)行測(cè)試，直到試探值經(jīng)D/AD/A轉(zhuǎn)換器輸出轉(zhuǎn)換器輸出V VN N與與V VININ相等或達(dá)到允許誤差范圍為止。則相等或達(dá)到允許誤差范圍為止。則該試探值就為該試探值就為A/DA/D轉(zhuǎn)換所需的數(shù)

12、字量。轉(zhuǎn)換所需的數(shù)字量。第8章 DAC及ADC接口技術(shù)8.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832及其接口設(shè)計(jì)及其接口設(shè)計(jì)8.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809及其接口及其接口 8.2.1 逐次逼近式數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理逐次逼近式數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理 8.2.2 A/ D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 8.2.3 ADC0809引腳介紹引腳介紹 8.2.4 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作時(shí)序內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作時(shí)序 8.2.4 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 第8章 DAC及ADC接口技術(shù)AD轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)主要包括：轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)主要包括：轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間完成一次模擬量變換為數(shù)字量所需要的時(shí)

13、間。完成一次模擬量變換為數(shù)字量所需要的時(shí)間。 逐次逼近式的典型值為逐次逼近式的典型值為1.0200s。分辨率分辨率轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入電壓微小變化的響應(yīng)能力的度量，轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入電壓微小變化的響應(yīng)能力的度量，習(xí)慣上以輸出的二進(jìn)制位數(shù)表示。如習(xí)慣上以輸出的二進(jìn)制位數(shù)表示。如8位、位、10位、位、12位、位、14位、位、16位等。位等。 分辨率為分辨率為8位，意味著它可對(duì)滿量程的位，意味著它可對(duì)滿量程的1/28 = 1/256的增的增量作出反映。量作出反映。轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度AD轉(zhuǎn)換器實(shí)際量化值與理論輸出值的差距。轉(zhuǎn)換器實(shí)際量化值與理論輸出值的差距。 精度反映的是轉(zhuǎn)換后所得結(jié)果相對(duì)于實(shí)際值的準(zhǔn)確度，精度反映的

14、是轉(zhuǎn)換后所得結(jié)果相對(duì)于實(shí)際值的準(zhǔn)確度，而分辨率則是能對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果發(fā)生影響的最小輸入量。而分辨率則是能對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果發(fā)生影響的最小輸入量。量程量程所能轉(zhuǎn)換的電壓范圍，通常為所能轉(zhuǎn)換的電壓范圍，通常為05V和和010V。第8章 DAC及ADC接口技術(shù)8.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832及其接口設(shè)計(jì)及其接口設(shè)計(jì)8.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809及其接口及其接口 8.2.1 逐次逼近式數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理逐次逼近式數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理 8.2.2 A/ D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 8.2.3 ADC0809引腳介紹引腳介紹 8.2.4 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作時(shí)序內(nèi)

15、部結(jié)構(gòu)及工作時(shí)序 8.2.4 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 第8章 DAC及ADC接口技術(shù)28只引腳只引腳ADC0809逐次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片分辨率為位分辨率為位 轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間00S 00S 工作量程為工作量程為0 05V5V功耗為功耗為15m15m工作電壓為工作電壓為+5V+5V具有鎖存控制的具有鎖存控制的8 8路模擬開(kāi)關(guān)路模擬開(kāi)關(guān)輸出與輸出與TTLTTL電平兼容電平兼容 第8章 DAC及ADC接口技術(shù)第8章 DAC及ADC接口技術(shù)8.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832及其接口設(shè)計(jì)及其接口設(shè)計(jì)8.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809及其接口及其接口 8.2.1 逐次逼近式數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工

16、作原理逐次逼近式數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理 8.2.2 A/ D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 8.2.3 ADC0809引腳介紹引腳介紹 8.2.4 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作時(shí)序內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作時(shí)序 8.2.4 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 第8章 DAC及ADC接口技術(shù)8路模擬輸入信號(hào)路模擬輸入信號(hào)用三根地址線用三根地址線A,B,C選通選通IN0IN7；引腳引腳START啟動(dòng)啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換，CLK轉(zhuǎn)換節(jié)拍，轉(zhuǎn)換節(jié)拍，VR參考電壓，參考電壓，EOC結(jié)束標(biāo)志，結(jié)束標(biāo)志， OE輸出使能，輸出使能，ALE地址鎖存使能地址鎖存使能ADC0809結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) : 模擬開(kāi)關(guān)模擬開(kāi)關(guān)/ 地址譯碼器地址譯碼器/A

17、DC/ 輸出鎖存器輸出鎖存器第8章 DAC及ADC接口技術(shù)工作時(shí)序：工作時(shí)序：第8章 DAC及ADC接口技術(shù)控制邏輯控制邏輯 ALE ALE產(chǎn)生正脈沖，鎖存產(chǎn)生正脈沖，鎖存ADDAADDA、ADDBADDB、ADDCADDC通道選通端數(shù)據(jù)，通道選通端數(shù)據(jù)，通過(guò)內(nèi)部地址譯碼，選通對(duì)應(yīng)通道通過(guò)內(nèi)部地址譯碼，選通對(duì)應(yīng)通道 START START端口輸入正脈沖信號(hào)，信號(hào)的上升沿清除內(nèi)部寄存器端口輸入正脈沖信號(hào)，信號(hào)的上升沿清除內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)，下降沿啟動(dòng)數(shù)據(jù)，下降沿啟動(dòng)ADAD轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換； AD AD轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后，轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后，EOCEOC從高電平變成低電平，在從高電平變成低電平，在ADAD轉(zhuǎn)換過(guò)程轉(zhuǎn)換過(guò)程

18、中，中，EOCEOC保持低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束，保持低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOCEOC從低變成高電平。從低變成高電平。 向向OEOE引腳輸入正脈沖，打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器，內(nèi)部數(shù)據(jù)輸引腳輸入正脈沖，打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器，內(nèi)部數(shù)據(jù)輸出到出到D0D0D7D7數(shù)據(jù)總線；數(shù)據(jù)總線；第8章 DAC及ADC接口技術(shù)8.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832及其接口設(shè)計(jì)及其接口設(shè)計(jì)8.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809及其接口及其接口 8.2.1 逐次逼近式數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理逐次逼近式數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理 8.2.2 A/ D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 8.2.3 ADC0809引腳介紹引腳介紹 8.2.4 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作時(shí)序內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作時(shí)序 8.2.4 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 第8章 DAC及ADC接口技術(shù)本章