单元7数模和模数转换器.ppt

7.2 并行比较型A/D转换器,根据输入电压ui和比较器的状态，列出比较器输入、输出状态表，如表7.1所示。,图7.3 逐次逼近型A/D转换器电路,图7.4 双积分A/D转换器原理图,7.3 数字信号处理器(DSP),DSP(数字信号处理器)本质上是一种专门处理实时数据的微处理器，主要用于处理代表模拟信号的数据。像一般的微处理器一样，DSP有CPU、存储单元以及许多接口功能。 DSP应用很广，它是数字信号处理系统的心脏。其输入源自ADC，输出至DAC，如图所示。,DSP有一个数字输入，产生一个数字输出,图7.7 T型电阻网络,这个电路的特点是速度比较快，目前在D/A转换器中被广泛采用。,7.4.3 倒T形电阻网络D/A转换器,DAC测试模型如图所示。其基本内容是，输入二进制编码序列并观察输出结果。其中，二进制编码序列遍历其全部可能的取值(从0到2n-1，n是位数)。 理想情况下，输出为直线阶梯状波形。随着二进制编码位数的增加，输出逼近于线性直线斜坡信号。,7.5 D/A转换器的应用,1.DAC0832 DAC0832是常用的集成DAC，它是用CMOS工艺制成的双列直插式单片8位DAC，可以直接与280、8080、8085、MCS51等微处理器相连接。其引脚排列如图7.10所示。 DAC0832由8位输入寄存器、8位DAC寄存器和8位D/A转换器三大部分组成。采用的是倒T型R-2R电阻网络，无运算放大器，是电流输出，使用时需外接运算放大器。芯片中已经设置了RFB，只要将管脚9接到运算放大器输出端即可。但若运算放大器增益不够，还需外接反馈电阻。各引脚的名称和功能如下：,：片选信号，输入低电平有效。 ILE：输入锁存选通信号，输入高电平有效。 ：输入数据选通信号，输入低电平有效。 ：数据传送选通信号，输入低电平有效。 ：数据传送控制信号，输入低电平有效。 D0D7：8位输入数据信号。 I01、I02 ：DAC输出电流端。此输出信号作为运算放大器的一个差分输入信号(通常接反、同相端)。 VCC：数字部分的电源输入端。VCC可在+5V到+15V范围内选取。 DGND：数字信号地。AGND：模拟信号地。,图7.10 DAC0832引脚排列图,照图接线。这是不采用缓冲锁存器的直接交换法。先将输入端置0，并调节运算放大器的调零电位器，使输出电压uO为0，即完成调零。然后，从输入端最低位起，逐位置1，测量输出模拟电压uO，记录并填写表中。,DAC0832性能测试接线图,D/A转换结果对照表,2.AD7524 AD7524是CMOS低功耗(20mW)通用型8位并行DAC，图 (a)、(b)分别是它的结构框图和引脚排列图，表是其引脚说明。,AD7524引脚说明(功能表),如图7.13所示为AD7524实用电路。 其中，CF353为双运算放大器，引脚排列图如图7.14所示。电源电压18V 将逻辑开关S7S0接至AD7524的数据输入端d7d0，开关S8、S9分别接至AD7524的片选端与写信号输入端。 检查电路连接无误后，接通电源。按表7.4输入数字量d7d0，用数字电压表测量输出电压uO，并与理论值比较。,表7.4：,试用AD7524构成CPU多路D/A输出接口电路。进行D/A转换时，首先由CPU输出地址码，经8205译码，选中一片AD7524，此时CPU输出 = 0，由CPU同时输出的8路数据AD0AD7，经数据总线DB送入所选中的AD7524，完成D/A转换。如图7.15所示。,图7.15 AD7524构成多路输出,1.增益可编程放大器 在图中，输入模拟电压接到AD7524的基准电压端，则构成电压放大电路，它的电压放大倍数Au = uO / ui，由数码输入端d7d0的值决定，故构成增益可编程放大器。,2.波形发生器 如图所示，74LS161中的Q3、Q2、Q1、Q0分别与AD7524的数码输入端d7、d6、d5、d4连接。故输出模拟电压的值也发生周期性的变化，构成波形发生器。,测试ADC的方法之一如图7.18所示。测试中使用了DAC，用于将ADC输出转换回模拟形式，并和模拟输入进行比较。 测试采用的输入信号通常是斜坡信号。将该信号加到ADC的输入端，再将所得的二进制输出序列输入到DAC测试单元，转换为阶梯状斜坡信号。然后将输入和输出进行比较，检查是否有明显偏差。,7.6 A/D转换器的应用,各引脚的名称及功能如下： IN0IN7：8路单端模拟输入电压的输入端。 UREF+、UREF-：基准电压的正、负极输入端。由此输入基准电压，其中心点应在附近，偏差不应超过0.1V。 START：启动脉冲信号输入端。当需启动A/D转换过程时，在此端加一个正脉冲，脉冲的上升沿将所有的内部寄存器清零，下降沿时开始A/D转换过程。 A、B、C：模拟输入通道的地址选择线。 ALE：地址锁存允许信号，高电平有效。当ALE=1时，将地址信号有效锁存，并经译码器选中其中一个通道。,CP：时钟脉冲输入端(或CLK：时钟输入)。 D7D0：转换器的数码输出线，D7为高位，D0为低位。 OE：输出允许信号，高电平有效。在START信号上升沿之后18个时钟周期内，EOC信号输出变为低电平，标志转换器正在进行转换，当转换结束，所得数据可以读出时，EOC变为高电平，作为通知接受数据的设备取用该数据的信号。 EOC：转换周期结束标志输出。,按图接线，在ADC0809的D7D0、EOC分别接发光二极管，A、B、C接逻辑开关，IN0接不同的电压，CP接频率大于1kHz的时钟脉冲，START、ALE接单次脉冲。 先将A、B、C设定为000，然后按一次START、ALE单次脉冲，IN0输入端的数据被送入，转换开始。读输出并记录结果。 同理，A、B、C依次设定为001111，记录结果。,参考电路如图所示。检查电路连接无误后，接通电源。按表7.5所示输入电压uIN0，将对应D7D0状态填入表中，并与理论计算值比较。,7.6.2 A/D转换器的应用,测试电路的输入模拟电压由电源电压通过分压得到，如图7.22所示。 调整RW2可设置ADC的满量程输入电压。为了设置模拟输入