AD0809及有关资料.doc

由于数字电子技术的迅速发展，尤其是计算机在自动控制、自动检测以及许多其他领域中的 广泛应用，数字电路处理模拟信号的情况也越来越普遍。数字电路处理模拟信号就是把模拟信号转换成相应的数字信号输出。我们把这种从模拟信号到数字信号的转换称为模-数转换，或简称为A/D（Analog to Digital）转换。同时把实现A/D转换的电路成为A/D转换器，简写为ADC（Analog-Digital Converter）。在A/D转换器中因为输入的模拟信号在时间上是连续的，而输出的数字信号是离散的，所以转换只能在一系列选定的瞬间对输入的模拟信号取样，然后再把这些取样值转换成输出的数字量。因此，A/D转换的过程是首先对输入的模拟电压信号取样，取样结束后进入保持时间，在这段时间内将取样的电压量化为数字量，并按一定的编码形式给出转换结果。然后，再开始下一次取样。1.2取样定理为了能正确无误地用取样信号Vs表示模拟信号Vi，取样信号必须有足够高的频率。可以证明，为了保证能从取样信号将原来的被取样信号恢复，必须满足 s2i(max)上式就是取样定理，其中，s为取样频率，i(max)为输入模拟信号Vi的最高频率分量的频率。在满足上式的条件下，可以用低通滤波器将Vs还原为Vi。这个低通滤波器的电压传输系数在低于i(max)的范围内应保持不变，而在s-i(max)以前应迅速下降为0，因此，A/D转换器工作时的取样频率必须高于最大频率，取样频率提高也就意味着留给每次转换的时间相应的缩短，这就要求转换电路必须具备更快的工作速度。因此，为了满足要求，通常取s=（3-5）i(max)。1.3取样-保持电路取样-保持电路的基本形式如图所示，所谓的保持，就是将采样的模拟量值保持下来。图中，当s(t)=1时，T导通，Vi向Cb充电，Vo和Vc跟踪Vi变化，既对Vi采样。当s(t)=0时，T截止，Vo将保持前一瞬间采样的数值不变。只要Cb的漏电电阻、跟随器的输入电阻和MOS管T的截止电阻都足够大，大到可忽略Cb的放电电流的程度，Vo就能保持到下次采样脉冲到来之前而基本不变。1.6 A/D转换器的转换精度A/D转换器中采用分辨率和转换误差来描述转换精度。分辨率以输出二进制或十进制的为数表示，它说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。N位二进制数字输出的A/D转换器应能区分输入模拟电压的个不同等级大小，能区分输入电压的最小差异为1/FSR。转换误差通常以输出误差最大值的形式给出，它表示实际输出的数字量和理论上应有的输出数字量之间的差别，一般多以最低有效位的倍数给出。例如给出转换误差1/2LSB，这就表明实际输出的数字量和理论上应得到的输出数字量之间的误差小于最低有效位的半个字。还应指出，手册上给出的转换精度都是在一定的电源电压和环境温度下得到的数据，如果这些条件改变了，将引起附加的转换误差。因此，为获得较高的转换精度，必须保证供电电源有很好的稳定度，并限制环境温度的变化。1.7 A/D转换器的转换速度A/D转换器的转换速度主要决定于转换电路的类型，不同类型A/D转换器的转换速度相差甚为悬殊。并联比较型A/D转换器的转换速度最快。例如8位二进制输出的单片集成A/D转换器转换时间可以缩短至50ns以内。逐次渐进型A/D转换器次之。多数在10-100s之间。个别的可以不超过1s。间接型的转换速度最低。目前使用的双积分型A/D转换器转换时间多数在数十毫秒至数百毫秒之间。2.1 ADC0809的结构ADC0809采用逐次逼近法驱动电路，并自带了 寄存器，可以不附加取样保持电路，因为比较器和 寄存器这两部分兼有取样保持功能。其引脚如图2.1.1所示，其主要的技术指标如下：电源电压 6.5V 分辨率 8位 时钟频率 640kHz 转换时间 100s 未经调整误差 1/2LSB和1LSB 模拟量输入电压范围 0-5V 功耗 15mW 图2.1.1 ADC0809芯片引脚图ADC0809通过引脚IN0，IN1，IN7可输入8路单边模拟输入电压。ALE将3位地址线ADDA，ADDB，ADDC进行锁存，然后由译码与对应通道的关系如表2-1所示符号引脚号功能IN0-IN726-28，1-5为8个通道模拟量输入线ADD AADD BADD C25-23多路开关地址选择线。A为最低位，C为最高位，通常分别接在地址线的低3位2-8-2-117，14，15，818-218位数字量输出结果ALE22地址锁存有效输入线。该信号上升沿把ADDA,ADDB,ADDC，3选择线的状态锁存入多路开关地址寄存器START6启动转换输入线。该信号上升沿清除ADC的内部寄存器而在下降沿启动内部控制逻辑，开始A/D转换工作EOC7转换完成输出线。当EOC为1时表示转换已完成CLOCK10转换定时时钟输入线。其频率不能超过640kHzOE9允许输入线。在OE为“1”时，三态输出锁存器脱离三态，把数据送往总线。Vref12，16参考电压输入线VCC11接+5VGND13接地2.2 ADC0809转换应用 通过运用ADC0809的A/D转换功能对一组8个模拟输出的信号源进行选择，并输出相应的数字信号，同时通过FPGA作为控制和显示模块，在数码管中显示由8位数字信号译码后的模拟值，并通过发光二极管，显示8位数字信号。该系统的原理电路图如图2-2所示。在该系统中FPGA控制START启动信号，高电平有效，同时控制ALE和EOC。ALE3位通道选择地址（ADDC、AD存DB、ADDA）信号的锁存信号，当模拟量送至某一输入端（如IN1或IN2），由3位地址信号选择，而地