第七章模數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換

第七章模數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換第1頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.1概述第2頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2D/A轉(zhuǎn)換7.2.1數(shù)/模轉(zhuǎn)換的原理1.運(yùn)算放大器的工作特點(diǎn)和原理特點(diǎn)：開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)非常高輸入阻抗非常大輸出阻抗很小第3頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月運(yùn)算放大器的原理

(a)運(yùn)算放大器的輸入和輸出(b)帶反饋電阻的運(yùn)算放大器(c)輸入端有4個(gè)支路的運(yùn)算放大器由此可求得帶有反饋電阻的運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為

第4頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.由T型電阻網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)算放大器構(gòu)成的D/A轉(zhuǎn)換器(a)最簡(jiǎn)單的D/A轉(zhuǎn)換器(b)階梯波電壓

第5頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.分辨率和精度分辨率=1/(2n-1)：階梯波的每一級(jí)增量對(duì)應(yīng)輸入數(shù)據(jù)的最低數(shù)位1。在D/A轉(zhuǎn)換時(shí)，將最低位增1所引起的增量和最大輸入量的比值。絕對(duì)轉(zhuǎn)換精度：每個(gè)輸出電壓接近理想值的程度。和標(biāo)準(zhǔn)電源的精度、權(quán)電阻的精度有關(guān)。相對(duì)轉(zhuǎn)換精度：絕對(duì)轉(zhuǎn)換精度相對(duì)于滿(mǎn)量程輸出的百分?jǐn)?shù)，有時(shí)也用最低位(LSB)的幾分之幾表示。如：1/2LSB=1/2n+1轉(zhuǎn)換速率：大信號(hào)工作時(shí)，模擬輸出電壓的最大變化速度，V/?。建立時(shí)間：大信號(hào)工作時(shí)，模擬輸出電壓達(dá)到某個(gè)規(guī)定范圍時(shí)所需要的時(shí)間。一般指：+-1/2LSB。第6頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線(xiàn)性誤差：偏離理想轉(zhuǎn)換特性的最大值稱(chēng)為線(xiàn)性誤差。線(xiàn)性誤差一般用模擬量和理想值的最大差值折合成數(shù)字輸入量表示。如1個(gè)LSB。第7頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.T型權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)的D/A轉(zhuǎn)換器：V0=-VREF/2R*R0*(D0/1+D1/2+D2/4+D3/8)第8頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2.2數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件和有關(guān)電路1.不帶數(shù)據(jù)輸入寄存器的D/A芯片的使用不帶數(shù)據(jù)輸入寄存器的D/A轉(zhuǎn)換器的連接第9頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月超過(guò)8位的D/A轉(zhuǎn)換器的連接

第10頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月D/A轉(zhuǎn)換器通過(guò)兩級(jí)數(shù)據(jù)緩沖器和總線(xiàn)相連的示意圖

第11頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月輸出程序MOV AL, DATALOUT PORTL, ALMOV AL, DATAHOUT PORTH, ALOUT PORT, AL第12頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.帶有數(shù)據(jù)輸入寄存器的D/A芯片的使用DAC0832的功能示意圖第13頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DAC0832對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存的方法：輸入寄存器鎖存DAC寄存器鎖存下圖是DAC0832的引腳圖第14頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CS: 片選信號(hào)

ILE:允許鎖存信號(hào)

WR1: 寫(xiě)信號(hào)1

WR2: 寫(xiě)信號(hào)2

XFER:傳送控制信號(hào)

DI7～DI0:8位的數(shù)據(jù)輸入端

IOUT1:

模擬電流輸出端,全1時(shí)輸出電流最大；

IOUT2:

模擬電流輸出，IOUT1+IOUT2=常數(shù)；

RFB: 反饋電阻引出，內(nèi)部已有反饋電阻；

VREF: 參考電壓，-10v--+10v,和電阻網(wǎng)絡(luò)相連；

VCC:

電源，+5--+15v,最佳+15v;

AGND: 模擬地

DGND:數(shù)字地

第15頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DAC0832的外部連接第16頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在使用D/A、A/D轉(zhuǎn)換芯片時(shí)，必須正確處理地線(xiàn)的連接問(wèn)題，他們是模擬電路和數(shù)字電路并存的芯片。要用兩組獨(dú)立的電源供電，避免數(shù)字信號(hào)干擾模擬信號(hào)。地線(xiàn)的連接方法第17頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換例1，實(shí)現(xiàn)一次D/A轉(zhuǎn)換。

MOV BX，1000H；假設(shè)數(shù)據(jù)放在1000H中

MOV AL，〔BX〕；數(shù)據(jù)送AL中

MOV DX，PORTA；PORTA為D/A端口號(hào)

OUT DX,AL第18頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例2，產(chǎn)生一個(gè)鋸齒電壓。

MOV DX，PORTA；PORTA為D/A端口號(hào)

MOV AL，0FFH ；初值為0FFHROTATE： INC AL OUT DX，AL ；往D/A輸出數(shù)據(jù)

JMP ROTATE對(duì)于波形的周期問(wèn)題，可以采用延時(shí)的方法調(diào)整；可輸出多種不同的波形；(如負(fù)相鋸齒波，正弦波等）第19頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3A/D轉(zhuǎn)換7.3.1模/數(shù)轉(zhuǎn)換涉及的參數(shù)轉(zhuǎn)換精度：實(shí)際輸出接近理想輸出的程度；通常用數(shù)字量的最低有效位(LSB)來(lái)表示。設(shè)數(shù)字量的最低有效位對(duì)應(yīng)于模擬量Δ，這時(shí)，我們稱(chēng)Δ為數(shù)字量的最低有效位的當(dāng)量。如果模擬量在+-Δ/2范圍內(nèi)都產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的唯一的數(shù)字量，那么，這個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器的精度為+-0LSB。轉(zhuǎn)換率：完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需時(shí)間的倒數(shù)。分辨率：表明能夠分辨最小的量化信號(hào)的能力。通常用數(shù)位表示。第20頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3.2模/數(shù)轉(zhuǎn)換的方法和原理1.計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換

第21頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.雙積分式A/D轉(zhuǎn)換(a)電路工作原理 (b)雙積分原理第22頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換第23頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.用軟件和D/A轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換第24頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月程序如下：START:XORAX，AX ；累加器清零 MOVBL，80H ；初值為80H MOVCX，08H ；計(jì)數(shù)初值為8AGAIN:ADDAL，BL ；計(jì)算試探值

MOVBH，AL ；保留試探值OUTPORTA，AL；PORTA是鎖存器地址IN AL，PORTS；PORTS是輸入端口的地址ANDAL，01；取狀態(tài)位JZ END1 ；如狀態(tài)位為0，則保存此位

MOVAL，BL第25頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NOT AL ；求反 AND AL，BH ；使試探位為0 MOV BH，AL ；保存試探值END1:RORBL，1；右移，得下一個(gè)試探值 MOV AL，BH LOOP AGAIN ；繼續(xù)進(jìn)行試探和測(cè)試 … ；后續(xù)程序段第26頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3.3模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和系統(tǒng)連接時(shí)要考慮的問(wèn)題輸入模擬電壓的連接:Vin(+),Vin(-):可單端正、單端負(fù)、差動(dòng)輸入；不同電壓等級(jí)的引腳的連接；數(shù)據(jù)線(xiàn)和系統(tǒng)總線(xiàn)的連接：具有可控三態(tài)門(mén);沒(méi)有可控三態(tài)門(mén)，須通過(guò)I/O通道或附加三態(tài)門(mén)；8位以上的A/D轉(zhuǎn)換；(字讀出、字節(jié)分時(shí)讀出)啟動(dòng)信號(hào)的供給電平啟動(dòng)信號(hào)：整過(guò)轉(zhuǎn)換過(guò)程中都必須保證啟動(dòng)信號(hào)有效；用并行接口發(fā)啟動(dòng)信號(hào)，使用D觸發(fā)器；脈沖啟動(dòng)信號(hào)：第27頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)以及轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀?。撼绦虿樵?xún)方式中斷方式：A/D轉(zhuǎn)換芯片的INTR信號(hào)；CPU等待方式：利用CPU的READY引腳；固定的延遲程序方式：預(yù)先知道轉(zhuǎn)換時(shí)間第28頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ADC0804和系統(tǒng)總線(xiàn)的連接啟動(dòng)：CS和WR有效第29頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月AD570和系統(tǒng)總線(xiàn)的連接第30頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.4采樣保持電路兩種狀態(tài)：采樣狀態(tài)保持狀態(tài)下圖為采樣保持電路的原理圖:

第31頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年