melia
Uploaded by
72 SLIDES
1026 VIEWS
720LIKES

第 10 章 模/数和数/模转换

DESCRIPTION

第 10 章 模/数和数/模转换. 10.1 概述 10.2 数/模 ( D/A) 转换器 10.3 模/数 ( A/D) 转换器 10.4 采样保持电路. 10.1 概述. 1．应用场合： 用于 计算机控制 和 测量仪器仪表 中 2．在 闭环实时控制系统 中的作用：. 说明：. 1）现场信号一般为 非电模拟 信号，通过 传感器 变为电信号，经 放大到 ADC 的量程范围内，再经 低通滤波 降噪，最后由 多路开关分时传送 到 采样保持器 ；

1 / 72

Download Presentation

第 10 章 模/数和数/模转换

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第10章 模/数和数/模转换 10.1 概述 10.2 数/模 (D/A) 转换器 10.3 模/数 (A/D) 转换器 10.4 采样保持电路

  2. 10.1 概述 1．应用场合： 用于计算机控制和测量仪器仪表中 2．在闭环实时控制系统中的作用：

  3. 说明： • 1）现场信号一般为非电模拟信号，通过传感器变为电信号，经放大到ADC的量程范围内，再经低通滤波降噪，最后由多路开关分时传送到采样保持器； • 2）采样保持器采样连续模拟量为离散的电压或电流的模拟量送A/D转换器转换为数字信号送CPU；

  4. 3）CPU发出的控制信号经D/A转换器变为模拟信号，再由功放将信号放大后驱动受控对象。3）CPU发出的控制信号经D/A转换器变为模拟信号，再由功放将信号放大后驱动受控对象。 • 4）虚线上面的一条线路在控制系统中作为测量的环节，下面的一条线路作为程序控制的环节，两者合起来才成为完整的闭环实时控制系统。

  5. 10.2 数/模(D/A)转换器 10.2.1 数/模转换的原理 10.2.2 数/模转换器件和有关电路

  6. T型电 阻网络 运放 数字量 模拟电流 电压 10.2.1 数/模转换的原理 1．原理： “按权展开，然后相加” 2．过程：

  7. 3. 运算放大器的工作特点和原理 特点 ： 开环放大倍数非常高（输入电压很小） 输入阻抗非常大 （输入电流小） 输出阻抗很小（驱动能力大）

  8. Io G 1）虚地：如图a接法，输入电压和电流均近似为0的特殊情况称为虚地（与短路区别） 2）带反馈电阻的运放的电压放大倍数：

  9. 4. 由并联电阻和运放构成的D/A转换器 R 3 2 1 0 0

  10. 说明： • 1）a图中相邻电阻为2倍关系，称为权电阻，用于产生不同权位的电流 • 2）开关状态可由0000～1111变化，若按序变化则产生如图b所示的锯齿 • 波形电压输出（0～ ）

  11. 5. D/A转换器主要性能指标 （1）分辨率＝1/(2n－1)——最低位增1与最大输入量的比值 （2）绝对转换精度：实际输出电压与理想值之差 （3）相对转换精度（可能出现的最大相对误差）：绝对转换精度与满量程输出的百分比，常用最低位（LSB）的分数值表示如 （ ）

  12. （4）转换速率：反映从数字量到模拟电压输出的变化快慢程度（4）转换速率：反映从数字量到模拟电压输出的变化快慢程度 （5）建立时间：输出电压达到稳定准确值的时间 （6）线性误差：实际输出偏离理想的程度

  13. 6. T型权电阻网络 Ro

  14. 说明： • 1）节点左边的等效电阻均为R • 2）加上-Vref参考电压后，C、B、A各节点的电位是 、 、 • 3）得出若开关全倒向右边则输出电压为 • 输出电压与输入的二进制数、反馈电阻值和参考电压有关。

  15. 10.2.2 数/模转换器件和有关电路 1. 不带数据输入寄存器的D/A芯片的使用 2. 带有数据输入寄存器的D/A芯片的使用

  16. （1）原因： • CPU输出数据只是暂时存在，而被控对象一般需要能维持较长时间的模拟输出。 • （2）方法： • 在D/A转换器之前增加一个锁存器，再与数据总线相连。 • （3）不同连接方式如下：

  17. 1）8位D/A转换器的连接 0 片选与锁存的复合信号，只需一次输出指令。 0

  18. 2）超过8位D/A转换器的单缓冲连接 0 0 0

  19. 说明： • 需要两次输出指令，分别送低八位、高四位数据到锁存器，完成后所转换的才是准确值。

  20. 74LS373 74LS373 74LS373 74LS373 3）超过8位D/A转换器的双缓冲连接 0 0 0 0

  21. 说明： • 在单缓冲时会出现一个局部、不需要的模拟输出量，为防止这种情况的出现，采用两级缓冲。 • 前两条指令将数据锁存到一级缓冲器，最后一条指令将数据锁存到第二级缓冲器中并转换（选通功能，不从总线送数）。

  22. 参考程序 • MOV AL, DATAL • OUT PORTL, AL • MOV AL, DATAH • OUT PORTH, AL • OUT PORT, AL

  23. 2. 带有数据输入寄存器的D/A芯片的使用 该类芯片可直接和数据总线相连， 下面以DAC0832为例说明：

  24. 1 0 1 0 （1）DAC0832的工作原理： 2 3 1 1 LE1 LE2 1 1 1 0 0 0 0

  25. 说明： • 1）包括一个8位T型电阻网络（D/A转换器），输出需要外接运放； • 2）两级缓冲器：8位输入寄存器（LE1控制锁存）和8位DAC寄存器（LE2控制锁存）

  26. 3）两级缓冲的优点：提高转换速度（转换同时可取数）、用于多个转换器同时输出。3）两级缓冲的优点：提高转换速度（转换同时可取数）、用于多个转换器同时输出。 • 4）锁存信号有效： • （高电平直通，下降沿锁存）

  27. （2）DAC0832对数据进行锁存的方法：（单缓冲）（2）DAC0832对数据进行锁存的方法：（单缓冲） 输入寄存器锁存：DAC寄存器直通，CS#和ILE有效 DAC寄存器锁存：输入寄存器直通，XFER#有效 输入寄存器和DAC寄存器同时锁存

  28. （3）DAC0832引脚信号：

  29. 信号定义： CS# 片选信号 ILE 允许锁存信号 WR1# 写信号1 WR2# 写信号2 XFER# 传送控制信号 构成LE1，一般WR1上升沿锁存 构成LE2，一般WR2上升沿锁存

  30. 接运放，自带反馈电阻 IOUT1模拟电流输出端 IOUT2 模拟电流输出端 RFB 反馈电阻引出 VREF 参考电压（－10V～＋10V） VCC 电源（＋5～＋15V） AGND 模拟地 DGND 数字地

  31. （4）DAC0832的外部连接： 单缓冲方式连接，DAC寄存器不锁存。 ILE Vcc

  32. （5）用软件来实现D/A转换 例1 实现一次D/A转换。 MOV BX，1000H ；假设数据放在 1000H中 MOV AL，[BX] ；数据送AL中 MOV DX，PORTA ；PORTA为D/A端 口号 OUT DX,AL

  33. 例2 产生一个锯齿电压。 MOV DX，PORTA ；PORTA为D/A端 口号 MOV AL，0FFH ；初值为0FFH ROTATE： INC AL OUT DX，AL ；往D/A输出数据 JMP ROTATE

  34. 例3 可变周期的锯齿电压。 MOV DX，PORTA ；PORTA为D/A端口号 MOV AL，0FFH ；初值为0FFH ROTATE：INCAL OUT DX，AL ；往D/A输出数据 MOV CX, DATA ；送延时常数 CALL DELAY ；调用延时 JMP ROTATE DELAY：LOOP DELAY ；延时子程序 RET

  35. (6)8088和两片DAC0832的接口(双缓冲） 8088 WR AD7 ~AD0 ALE

  36. 例4：设RAM中有两个长度为30的数据块, 其起始地址分别为20H和40H, 根据上图, 编程使两块数据分别从1＃和2＃DAC输出。（每两个字节一组同时输出进行D/A转换） • DTOUT: MOV DI, 20H • MOV SI, 40H • MOV CX, 30 • NEXT: MOV DX, 0FDH • MOV AL,[DI] • OUT DX,AL • INC DI

  37. MOV DX, 0FEH • MOV AL, [SI] • OUT DX, AL • INC SI • INC DX • OUT DX, AL • LOOP NEXT • JMP DTOUT

  38. DAC0832工作方式 • 单缓冲方式：控制输入寄存器和DAC寄存器同时接收数据，或者只用输入寄存器或DAC寄存器，另一个接成直通方式。 • 双缓冲方式：先分别使这些DAC0832的输入寄存器接收数据，再控制这些DAC0832同时传送数据到DAC寄存器以实现多个D/A转换同步输出。 • 直通方式：数据直接进行DA转换而不锁存，即WR1，WR2，XFER，CS均接地，ILE接高电平。

  39. 10.3 模/数 (A/D) 转换器 10.3.1 模/数转换涉及的参数 10.3.2 模/数转换的方法和原理 10.3.3 ADC0809芯片

  40. 10.3.1 模/数转换涉及的参数 转换精度： 实际输出接近理想输出的精确程度。 通常用数字量的最低有效位（LSB）表示。

  41. 转换速率： 完成一次A/D转换所需时间的倒数。 分辨率： 表明A/D转换器分辩最小量化信号的能力。 常用位数来表示。

  42. 10.3.2 模/数转换的方法和原理 • 1. 计数式A/D转换 • 2. 双积分式A/D转换 • 3. 逐次逼近式A/D转换 • 4. 用软硬结合方式来实现逐次逼近式A/D转换

  43. 1. 计数式A/D转换 1 0 0

  44. 2. 双积分式A/D转换

  45. 说明： • 双积分式A/D的工作模式是固定时间正向积分、固定斜率反向积分。 • 正向积分与反向积分的切换是由正向积分开始时计数器从0计数到计满后产生的溢出信号控制的。 • 较高的反极性的基准电压进入积分器反向积分，计数器再次从0开始计数，直至反向积分至0时停止计数，此时的计数值就是对应的输入量的变换数字量。

  46. 0 3. 逐次逼近式A/D转换 2.8V 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 2.82V 2.66V 3.75V 3.13V 2.74V 2.78V 2.80V 2.5V

  47. 1 1 4.用软硬结合方式来实现逐次逼近式A/D转换 0 0 0

  48. 程序如下： START： XOR AX，AX ；累加器清零 MOV BL，80H ；初值为80H MOV CX，08H ；计数初值为8 AGAIN： ADD AL，BL ；计算试探值 MOV BH，AL ；保留试探值

  49. OUT PORTA，AL ；PORTA是锁存器地 址 IN AL，PORTS ；PORTS是输入端口 的地址 AND AL，01 ；取状态位 JZ END1 ；如状态位为0，则 保存此位 MOV AL，BL

More Related