模数数模转换及应用

1、91概述在自动控制和测量系统中,被控制和被测量的对象 往往是一些连续变化的物理量。如：温度.压力.流 量.速度.电流.电压等。这些随时间连续变化的物 理量,称为模拟量(Analog)。计算机参与测量和控制时, 模拟量不能直接送入计算机,必须先把它们转换成数 字量(Digital)。能够将模拟量转换成数字量的器件称为 模拟数字转换器,简称ADC。同样,计算机输出的是 数字量,不能直接用于使用模拟量的控制执行部件, 必须将这些数字且转换成模拟量。能够将数字量转换 成模拟量的器件称为数字/模拟转换器,简称DAC。 因此,我们常把ADC和DAC器件以及相关电路成为模 拟接口电路。91概述模拟量一连续变

2、化的物理量模拟/数字转换器 、ADC数字量时间和数值上都离散的量含有A/D与D/A转换的监控系统图 10-1含换的监控系统一般模/数转换通道由传感器、信号 处理、多路转换开关、采样保持器以及A/D转换器组成。V 传感器 (Transducer)传感器:能够把非电物理量转换成电量（电流或电 压）的器件,般传感器由电容、电阻、电感或敏 感材料组成,在外加激励电流或电压的驱动下,不 同类型的传感器会随不同非电物理量的变化引起 传感器的组成材料发生改变,使得输出连续变化的 电流或电压与非电物理量的变化成正比。由于传感器组成材料发生改变引起输出电流或 电压的变化十分微弱,容易受外界干扰，因此，在 市场上

3、能买到的各种变送器,已将传感器与放大电 路制作在一起,输出统一标准的0 10mA或4 20mA电流,或0 5V电压,以便传输或直接送A/D 转换器进行A/D转换其中 420mA标准电流输 出的传感器较为普遍,常说的流量变送器.压力变 送器等_般输出4 20mA标准电流,内部处于恒流 输出结构,显然电流型传感器比电压型传感器抗干 扰能力强,易于远距离传输,因此,电流型传感器 被广泛用于生产过程的检测系统中。二、信号放大处理信号放大处理电路 > 接在A/D转换器与传 感器之间”用于解决以下存在问题：A/D转换器与传感器二者电压不匹配;.如果是电流型输出传感器,要逬行V变换 与放大处理,将电流

4、信号对应变换成电压信号； 传感器工作在现场,可能存在复杂的强电磁波 的干就,通常采用RC低通滤波器,滤除叠加在传感 器输出信号上的高频干扰信号,也可采用有源滤波 技术,使得滤波特性更好。三、多路转换开关(Multiplexer) 一个数据采集系统(A/D转换)往往要采集多 路模叔信号； 通常只用一片A/D转换芯片,轮流选择输入信 号进行采集,既节省了硬件开销,又不影响对系 统的监测与控制；许多A/D转换芯片内部具备多路转换开关,- 片A/D转换芯片可以轮流采集多路模拟输入信号, 如果A/D转换芯片不具有多路转换功能,则在A/D 转换之前外加模拟多路转换开关。常用的模拟多路开关介绍CD4051B

5、的基本结构CD4051B 采用了 CMOS!艺,16脚DIP封装 八选一模拟多路开关CD4051 巳模拟 开关逻辑与引脚国当使能端INH为0状态 时f CD4051B才能选择导 通f由选择输入端AqAiAo 三位二进制编码来控制 （CH。 CH：）八个输入通 道的通断。该芯片能实现 双向传输,即可以实现多 传一或一传多两个方向的 传送。四、采样保持器(Sample Holder)在A/D转换器进行采样期间保持被转换输入信号 不变的电路称为采样保持电路；A/D转换器完成一次转换所需要的时间称为转换时 间；不同A/D转换芯片,其转换时间各异,对于连续变 化较快的模拟信号如果不采取采样保持措施,将会

6、 引起转换误差；慢速变化的模拟信号,在A/D转换系统中,完全可 以不必采用采样保持电路,而且并不会影响A/D转 换的精度。采样/保持器的基本原理采样保持器是指在逻辑电平的控制下处于“采样或"保持”两种工作状态的电路，采样/保持示意图如图105所示,在采样状态下,电路的输出跟踪输入模拟信号,在保持状态下,电路的输出保持着前一次采样结束时刻的瞬时输入模拟信号,直到进入下一次采样状态为止。从图105中可以看出,经过对的采样,V。的小平台电压值保持到下一次的采样开始,该稳定的”小平台”电压供A/D转换器进行A/D转换。采样/保持示意图iv.0图10-5采样艰持示意图10慕样/保持器的基本原理

7、图五、A/D转换器(Analog to Digit)A/D转换器是模/数转换通道的核心环节f其功能是将模拟输入电信号转换成数字量（二进制数或BCD码等 厂 以便由计算机读取.分析处理 并依据它发出对生 产过程的控制信号。六.驱动器计算机输出的数字量信号经DAC转换后的模拟 信号或直接输出的开关量信号,其驱动功率往往不能满足执行部件的要求。所以,在驱动执行部件之前,_般都要进行功率放大、信号隔离和匹配、以及动作时间协调等。鉴于计算机过程控制现场,有 不少执行部件是工作于开关状态的,如步进电机、启/停交流电机交流触发器.电控阀门.继电器 等。使用时应注意,不同的执行部件,所需的驱动电流和电压均不相

8、同,所以驱动器型号也不同。§9.2数/模(D/A )转换器及其接口技术9.2.1 D/A的工作原理及指标1.基本工作原理D / A转换器的主要部件是电阻开关网络,通常是由输入的 二进制数的各位控制一些开关,通过电阻网络 往运算放大器 的输入端产生与二进制数各位的权成比例的电流,经过运算放 大器相加和转换而成为与二进制数成比例的模拟电压。最简单的D / A转换器电路如下图所示，Vref是_个足够 精度的参考电压 运算放大器输入端的各支路对应待转换数 据的第0位.第1位第ml位。支路中的开关由对应的数位 来控制 如果该数位为则对应的开关闭合；如果该数位为f则对应的开关打开。各输入支路中的

9、电阻分别为R. 2R. 4R一这些电阻称为权电阻。(a)(b)4个开关从全部断开到全部闭合,运算放大器可以得到 16种不同的电流输入。这就是说,通过电阻网络,可以把 00001111转换成大小不同的电流,从而可以在运算放大器 的输出端得到大小不同的电压。如果由数字0000每次增1 , 一直变化到1111就可以得到一个阶梯波电压,如图所示。Z 微机D/A钱换器一模拟量数字量图微机系统中的D/A转换环节图所示为微机系统中的D/A转换环节。对于一个8位D/A 转换器来说，假设输出为单极性模拟量电压,满量程值为5 V f 在理论上其数字量与模拟量之间的对应关系如下表所示。输出电压的计算公式为NAN量程

10、值 °2N式中，N是D/A转换器的位数f D是数字量换算到十进制的数值 < 满量程电压值/2"1LSB所对应的模拟量电压f即分辨率。数值量0000000000000001 0111111110000000 11111111D/A转换输出的模拟量曲线由于数字量不是连续的,其转换后的模拟量自然就不是 连续的。同时由于计算机每次 输出数据和D/A转换器进行转 换需要一定的时间,因此实际 上D/A转换器输出的模拟量随 时间的变化曲线不是连续的, 而呈阶梯状如图所示。图中 时间坐标的最小分度AT是相邻的两次输出数据的时间间隔 模拟量坐标的最小分度是1 LSB。但如果D/A转换器

11、的分辨率较高MT很短,那么这条曲线的台阶就很童,基本上就是连续的。在实际应用中,常选用电流输出型来实现电压 输出,即通过外接的运算放大器把D / A转换器的 输出电流转换成电压。在实际应用中,有时仅要求输出是单方向的,即单极性 输出 < 其电压通常为0+5V或0 +10V ；有时则要求输出是双 方向的 < 即双极性输出 < 如电压为±5V. ±10Vo单极性和双 极性输出电路分别由图但)和(b)所示。对于D/A转换器内有反馈电阻R%的#有时可不接R电阻, 由A】的输出直接连到芯片Ro引脚。Vref的极性可正可负，当其 极性改变时,输出模拟电压Vout极性相

12、应改变。由于双极性输 出要正负输出,把变化的动态范圉相应增加了一倍，因此，双 极性输出较单极性输出灵敏度降低一倍。2.主要技术指标(1)分辨率。分辨率是当输入数字量发生单位数码变化(即1LSB )时,所对应的输出模拟量的变化量,即等于模拟量输出的满量程值( 膏I宇量位数)o分辨率也可以用相对值(1/2")百分率表示。在实际应用中,又常用数字量的位数来表示分辨率。(2)转换精度。转换精度是指一个实际的D/A转换器与理想的D/A转换器 相比较的转换误差。理想的D/A转换器特性如下图所示。精度 反映D/A转换的总误差。其主要误差有失调误差、增益误差、 非线性误差和微分非线性误差。000 0

13、01 010 011 100 101 110 111数字量图理想的D/A转换特性非线性误差。非线性误差是实际转换特性曲线与理想转换特性曲线之间的最大偏差。一般要求此误差不大于士 LSBO D/A转换器的失调和增益调整_般不能完全消除非线性误差,但可以使之显著减小。微分非线性误差。微分非线性误差是指任意两个相邻数码所对应的模拟量 间隔与理想值之间的偏差。(3)建立时间。当D/A转换器的输入数据发生变化后,输出模拟量达到稳 定数值,即进入规定的精度范围内所需要的时间。(4)温度系数。D/A转换器的各项性能指标一般在环境温度为 25 C下测定。环境温度的变化会对D/A转换精度产生 影响,这一影响分别

14、用失调温度系数.増益温度系数 和微分非线性温度系数来表示。这些系数的含义是当 环境温度变化1 °C时该项误差的相对变化率,单位是 xlO-6/°C09.2.2常用的D/A转换芯片D/A转换器的类型很多。从输入电路来说, 一般的D/A转换器都带有输入寄存器,与微机能 直接连接；有的具有两极锁存器,使工作方式更 加灵活。输入数据一般为并行数据,也有串行数 据。并行输入的数据有8位.10位.12位等。从 输出信号来说,D/A转换器的直接输出是电流量, 若片内有输出放大器,则能输出电压量,并能实 现单极性或双极性电压输出。D/A转换器的转换速度较快,一般其电流建立时间为1 pso

15、有些D/A转换器具有其它功能,如能输出多路模拟量.输出工 业控制用的标准电流信号。典型的D/A转换器如8位通用型DAC0832 . 12位的 DAC1208.电压输出型的AD558和多路输出型AD752&DAC0832是8位分辨率的D/A转换集成芯片。它具有与微机连接简单.转换控制方便.价格低廉等特点,微机系统中得 到广泛的应用。(1)结构和引脚。DAC0832的结构框图如下图所示,它由8位输入锁存器、 8位DAC寄存器.8位DAC转换器及转换控制电路构成。封装 为20脚双列直插式。各引脚功能如下:DAC0832是美国国家半导体公司生产的8位D/A芯片f共有20个引脚，如图所示。其主要

16、引脚定义分别如下：D：D。: 8位数字量输入信号f其中D°为最低位f D7为最高位。ILE :输入寄存器的允许信号, 高电平有效。ILE信号和电 共輕II选通输入寄存器。当西. 丽均为低电平f而ILE 为高电平时 输入数据立即被送 至8位输入寄存器的输出端（见图DAC0832逻辑结构框图）。当上述三个控制信号中任一个无效 时,输入寄存器将数据锁存 输csWR!AGNDD3D2ADoVREFRfbDGND1234567891011 Vcc121314151617181920ILEWR2XFERd4d5D6D7OUTl【OUT2出端呈保持状态。D7D0 : 8位数据输入端。ILE :输入

17、寄存器允许信号,输入,高电平有效。 西:片选信号,输入”低电平有效。WRi :输入寄存器写信号,输入”低电平有效。由ILE、CS.阪啲逻辑组合产生输入寄存器控制信号LEi o 当亟为低电平时,输入寄存器内容随数据线变化,LE1 变将输入数据锁存。XFER :数据传送信号,输入”低电平有效。議:DAC寄存器的写信号,输入,低电平有效。由丽尿、両组成DAC寄存器的控制信号呢応的正 跳变将输入数据锁存到DAC寄存器。【OUT2 :电流输出2。Iouti :电流输出1。当DAC寄存器中全为"1”时，输出电流 最大,当DAC寄存器中全为"0”时,输出电流最小。它与lovn的关系是：I

18、oUTl+IoUT2 =吊数阳:内部反馈电阻引脚,该电阻在芯片内,R%端可以直接接到外部运算放大器的输出端。这样 相当于将一个反馈电n接在运算放大器的输入端和输出端。Vref :参考电压输入端Z可接正电压Z也可接负电压Z范圉 为10V+10V。Vcc :芯片电源。+5V +15V ,典型值为+15V。AGND :模拟地。芯片模拟信号接地点。DGND :数宇地。芯片数字信号接地点。0832是电流型，若需要电压信号，可用 运算放大器将电流信号转换成电压信号:DAC0832的外部连接(2)工作方式。DAC0832内部有两个寄存器,能实现三种工作方式：双缓冲、缓冲和直通方式。双缓冲工作方式是指两个寄存

19、器分别受到控制。当ILE、國和矚信号均有效时,8位数字量被写入输入寄存器,此时并不进行D/A转换。当画和信号均有效时,原来存在输入寄存器中的数据被写入D屆壽,并进入D/A 转换器后进行D/A转换。在_次转换完成后到下一次转换开始 之前,由于寄存器的锁存作用,8位D/A转换器的输入数据保 持恒定,因此D/A转换的输出也保持恒定。在双缓冲工作方式 下”利用输入寄存器暂存数据”给使用带来方便”可以实现 多路数字量的同步转换输出。单缓冲工作方式是指只有一个寄存器受到控制。这时将 另一个寄存器的有关控制信号预先设置成有效,使之开通； 或者将两个寄存器的控制信号连在一起,两个寄存器作为一 个来使用。直通工

20、作方式是指两个寄存器的有关控制信号都预先置为 有效,两个寄存器都开通。只要数字量送到数据输入端,就 立即进入D/A转换器进行转换。这种方式应用较少。(3)电压输出电路的连接。DAC0832以电流形式输出转换结果,得到电压形式需外 加I/V转换的电路,常采用运算放大器。下图是DAC0832的电 压输出电路。o+ 5V图DAC0832的电压输出电路(a)单极性输出；(b)双极性输出对于单极性输出电路 < 输出电压的格式为式中D为输入数字量的十进制值。因为转换结果Iouti接运算放 大器的反相端,所以式中有一个负号。若Vref=+5V , D=0255 ( 00HFFH )时,VOUT=- (

21、 0498 ) Vo通过调整运算放大器的调零电位器,可以对D/A芯片进行零点补偿。通过调节外接于反馈路的电位器RP_可以调对于双极性输出电路 < 输出电压的表达式为:4叫128 REF若 Vref=+5 V ,当 D=0 时,VOUT1=0 , Vout=-5 V ；当 D=128 (80H )时,VOUT1= -2.5 V , VOUT=0 ；当 D=255 ( FFH )时, VOUT1=-4.98 V , VOUT=4.96O这一转换关系由下表示出。輪入数字量输出模拟量Vref为正VREF为负j |00000000VrefV REF| |00111111LSB + 1 LSB011

22、111111 LSB1 LSB,0100000000I11000000Vref2V REF1J111111111 LSB+ 1 LSBj |(4)主要性能指标。分辨率为8位。输出电流稳定时间为1戶。非线性误差为0.20 % FSR。温度系数为2x10-6 /°CO工作方式为双缓冲、单缓冲和直通方式。逻辑输入与TTL电平兼容。 功耗为20 mWo电源515 VoD（严D?二 数据总线+ 5V译码器ILEWR)CS9-23 DAC0832的应用举XFERWR.【OUT2DI7eiuvd rI-DGND例1：转换_个数据:MOV DX f P-ADMOV AL f BXOUT DX f A

23、L例2 : D/A转换产生_个踞齿波：MOV DX f PORTAMOV AL f OFFHROTATE : INC ALOUT DX f AL JMP ROTATE例3 : D/A转换产生周期性踞齿波:用延时程序控制周 期。 MOV MOV DON : INCDX f PORTAAL , OFFHALOUT DX f ALCALL DELAYJMP DON DELAY PROCNEARMOV CX f DATA X : LOOP XRET DELAY ENDP产生周期性三角波:MOV DX f PORT MOV AL f OFFHDON1DON2:DEC ALOUT DX f ALCMP A

24、L , 0JNZ DON2 JMP DONI例4 :用8255A控制DAC0832进行、D/A转换,控 制8253产生方波。(1)试根据图所示的连线,给出8255A和8253的 端口地址,并为8253选择合适的工作方式,确定 计数初值。数黑麟畿隔葩聲的DAC0832产生模拟量输出,8253产生所要求的方解:首先从图中译码电路可知:O 8255A 的地址为 0218H 021BH 8253的地址为0238H 023BH根据题意,8253的计数器应工作于方式3 ,计数初值为 n = 0.03 x(200 x 1000) = 6000(2)完成题目要求的程序段如下：MOV DX , 021BH； 8

25、255A控制字端 口MOV AL , 10000000BOUT DX , ALMOV DX , 0218H； 8255A的A端口MOV AL , BI;OUT DX , ALMOV AL , 00001011B； PC5置1 , 0832进行D / A转换MOV DX , 021BHOUT DX , ALMOV AL , 00001010B； PC5清0OUT DX , ALMOV DX , 023BH； 8253控制字端口MOV AL, 10110110B；计数器2 ,方式3 ,二进制计数OUT DX , ALMOV AX , 6000MOV DX , 023AHOUT DX, AL；送计数

26、初值低8位MOV AL , AHOUT DX, AL；送计数初值高8位MOV DX , 0219H； 8255A的B端口MOV AL , 00010000B ； PB4fil , GATE2有效OUT DX , ALH n oH n oH n oH n o-黑SKdr蛊僉9.3檎数（A/D ）转换器及其接口技术9.3.1 ADC的工作原理及指标1. A/D转换的基本知识转换的功能是把模拟量电压转换为N位数字量电压。下图 所示为A/D转换器的工作情况,其中图（b ）是相对应的输入 和输出。对于这一转换过程,作以下几点说明：输入A/D转换器的模拟量电压是连续的。由于A/D转 换器完成一次转换需要一

27、定的时间,A/D转换只能间断性地 进行,因此输出的数字量电压是不连续的,称为离散量。在 下图（b ）中，A/D转换所得的结果是一个个孤立的点。每个 点的纵坐标代表某个数字量,其值与采样时刻的模拟量相对 应。如果在相邻两次采样时刻之间,A/D转换输出的数字量 保持前一时刻的值,那么A/D转换的输出就是一条阶梯形的曲线。磁扌以戾A/匸玲少放：浪数学位图A/D转换器及其转换情况(a) A/D转换器；(b)输入和输出相邻两次采样的间隔时间称为采样周期。为了使输出 量能充分反映输入量的变化情况,采样周期要根据输入量变 化的快慢来决定。而一次A/D转换所需要的时间显然必须小于 采样周期。1输入模拟童0.0

28、00.71一 _2.132. 843.55428；.99 |输出数字量000001010J1L100101110假设输入的模拟量为0499 V时，输出的数字量为001111 (二进制数)，那么输出与输入的对应关系如表所示。将模拟量表示为相应的数字量，称为量化。数字量的最低位即最小有效位 1 LSB ( LSB, Least Significant Bit ), 与此相对应的模拟电压称为一个量化单位,如果模拟电压小 于此值,不能转换为相应的数字量。LSB表示A/D转换器的分 辨能力。对于上述转换关系来说,1 LSB=0.71 V。2. A/D转换器的主要性能指标(1)分辨率。习惯上以输出的二进制

29、位数或BCD码位数表示分辨率。 如一个输出为8位二进制数的A/D转换器,称其分辨率为8位。 也可以用对应于1 LSB的输入模拟电压来表示分辨率。分辨率 还可以用百分数来表示,例如8位A/D转换器的分辨率百分数 为(1/256 ) xl00%=0.39%o(2)量化误差。A/D转换是用数字量对模拟量进行量化。由于存在最小 量化单位,在转换中就会出现误差,仍以上述04.99 V转换 为二进制数000111的A/D转换器为例,模拟量142 V对应于 数字量010 ；而(1.42 V- 1/2 LSB )(1.42 V+ 1/2 LSB)也都 对应于010，这样就带来了转换误差。这一误差称为量化误差。

30、理想A/D转换器的量化误差为LSB ,如下图所示。（3）转换精度。转换精度是指_个实际的A/D转换器与理想的A/D转换器 相比的转换误差。绝对精度一般以LSB为单位给出。相对精 度则是绝对精度与满量程的比值。不同厂家生产的A/D转换 器的转换精度指标的表达方式可能不同。有的给出综合误差 指标，有的给出分项误差指标。通常误差指标有失调误差 （零点误差）、増益误差（满量程误差）、非线性误差和微 分非线性误差。下面分别介绍这些误差。模拟量(V)理想的A/D转换曲线®失调误差。失调误差也称为零点误差，这是指当输入模拟量从0逐渐 増长使输出数字量从00跳至01时,输入模拟量实际数 值与理想的模

31、拟量数值（即1 LSB的对应值）之差。这反映了A/D转换器零点的偏差。一定温度下的失调误差可以通过电路调整来消除。增益误差。当输出数字量达到满量程时,所对应的输入模拟量与理想 的模拟量数值之差,称为增益误差或满量程误差,计算此项误 差时应将失调误差除去。一定温度下的增益误差也可以通过电 路调整来消除。）非线性误差。非线性误差是指实际转换特性与理想转换特性之间的最大 偏差,它可能出现在转换曲线的某处。此项误差不包括量化误 差、失调误差和增益误差。它不能通过电路调整来消除。微分非线性误差。在A/D转换曲线上,实际台阶幅度与理想台阶幅度（即理 论上的1 LSB ）之差,称为微分非线性误差。如果此误差

32、超过1 LSB ,就会出现丢失某个数字码的现象。在上述几项误差中,如果失调误差和増益误差能得到完全 补偿,那么只需考虑后两项非线性误差。需要指出的是精度所 对应的误差指标中未包括量化误差,因此实际的总误差还要把 量化误差考虑在内。总误差E总与分项误差巴之间的关系如下工E：(4)转换时间。转换时间是指A/D转换器完成一次转换所需要的时间。 其倒数为转换速率。温度系数。温度系数表示A/D转换器受环境温度影响的程度。一般用 环境温度变化1°C所产生的相对转换误差来表示,以X10 6/C 为单位。9.3.2常用的ADC0809芯片A/D转换器的种类很多。按转换原理分类,有逐 次逼近式双积分式

33、并行式等。双积分转换精度 高,转换时间长,大约需要几百毫秒。并行式转换速度最高,能达到2G次,即转换时间仅50 ns 但价格昂贵,产品的分辨率不高。逐次逼近式兼顾了转换速度和转换精度,是应用广泛的 A/D转换器。逐次逼近式的种类很多,分辨率从8位到16位,转换时间从100朋到几微秒,精度有不同等级,有的转换器内部还常有多路模拟开关。常用的几种A/D转换器:8位通用型ADC0808/0809、 12位的AD574A和双积分型5G14433。ADC0808/0809是8通道、8位逐次逼近式A/D转换器,美国NS公司产品。其性能指标一般，价格低廉, 便于与微机连接.因而应用十分广泛。1.结构和转换原

34、理。下图所示为ADC0808/0809的结构框图。 ADC0808/0809由三部分组成：8路模拟量选通开关、8 位A/D转换器和三态输出数据锁存器。START CLOCK启动 时钟LLLLl-LLt叫些叫兀些见叫叫<8路模拟信号输入逐次逼近寄存器SAR逻辑控制 和定时电路树状模拟开.关8路 模拟量 选通 开关态出据佛三输数财4b输入 c通道地 址锁存 与译码阵译码器256曲阻分压器转换结束EOCD° (LSB) 28位°3数据 °4输出D7 (MSB)地址锁存有效ALE?输岀有效控制OEVcc GND 茲什ADC0808/0809的结构框图ADC0808/

35、0809允许8路模拟信号输入,由8路模拟开关选通 其中一路信号,模拟开关受通道地址锁存和译码电路的控制。 当地址锁存信号ALE有效时,3位地址CBA进入地址锁存器, 经译码后使8路模拟开关选通某一路信号。8位A/D转换器为逐次逼近式,由256R电阻分压器、树状模 拟开关(这两部分组成一个D/A变换器)、电压比较器、逐次 逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。其基本工作原理是采 用对分搜索方法逐次比较,找出最逼近于输入模拟量的数字量。 电阻分压器需外接正负基准电源Vref ( + )和Vref ()。 CLOCK端外接时钟信号。A/D转换器的启动由START信号控 制。转换结束时控制电路将数字量送

36、入三态输出锁存器锁存,并产生转换结束信号EOC。三态门输出锁存器用来保存A/D转换结果,当输出允许信 号OE有效时#打开三态门f输出A/D转换结果。因输出有三 态门,便于与微机总线连接。2引脚功能。图为ADC0808 /0809的引脚图。各引脚功能说明如下： IN0-IN7 : 8路模拟输入端。ALE :地址锁存器允许信号输入端。当它为高电平时, 地址信号进入地址锁存器中。CLOCK :外部时钟输入端。时钟频率典型值为640 kHz , 允许范圈为10-1280 kHz。时钟频率降低时,A/D转换速度 也降低。START : A / D转换信号输入端。有效信号为一正脉冲。 在脉冲上升沿,A /

37、 D转换器内部寄存器均被清零,在其下降 沿开始A / D转换。IN24INI26INJSTARTEOCOECLOCKSVC。REF+jGNDD-26ADO 240808、08092216ININ-IN。ADDAADDBADDCALEopD “oD。REFI)EOC : A / D转换结束信号。在START信号上升沿之 后0到(2戶+ 8个时钟周期)时间内f EOC变为低电平。 当A / D转换结束后# EOC立即输出一正阶跃信号f可用来作为A/D转换结束的查询信号或中断请求信号。OE :输出允许信号。当OE输入高电平信号时#三态 输出锁存器将A / D转换结果输出。D0D7 :数字量输出端。D

38、O为最低有效位(LSB) , D7 为最高有效位(MSB ) oREF ( + ) 壽空丄正负基准电压输入端。基准 电压的中心值为(应接近于冒)，其偏 差值不应超过±ol Vo正负基准电压的典型值分别为+5 V和0 Vo VCC. GND :电源电压输入端。3工作时序。ADC0808/0809的工作时序如下图所示。从图中可以看出 各信号的时序关系,进一步理解上面所讲的转换过程中的信 号功能。完成一次转换所需要的时间为6673个时钟周期。ALE 地址模拟输入STARTEOCOE输出ADC0808/0809的工作时摩4. ADC0808/0809的主要性能指标。分辨率为8位。总的非调整误

39、差:0808为士LSB f 0809为 ±1 LSBO转换时间为100 fis （时钟频率为640 Hz ） o具有锁存控制功能的8路模拟开关,能对8路模拟电压信号进行转换。输出电平与TTL电平兼容。单电源+5 V供电。基准电压由外部提供，典型值为+5 V。此时允许模拟量输入范B1为05 Vo功耗为10 mWoADC0808/0809的数字量输出值D （换算到十进制）与模 拟量输入值Vin之间的关系如下：v -VD IN v REF()V -V v REF(+) v ref()通常Vref（.）=0V,所以vD = 一 x256VV REF(+)当 Vref （ + ） =5V f

40、相应于 VO498 V f D=0255 （OOHFFH ） o这里由于数字量的满量程值是255 f而不是 256 f因此相应地输入电压的满量程值也比5 V少1 LSBO与ADC0808/0809同属ADC0800系列的还有ADC0816/0817 r其通道数增至16 #封装为40引脚#其它性能与ADC0808/0809 基本相同。ADC08000805系列为单通道8位转换器,除了通道数以夕卜，其它性能与ADC0808/0809相似。5.ADC芯片与CPU接口。通常使用的ADC般都具有下列引脚：数据输出、启动 转换、转换结束、时钟和参考电平等。ADC与主机的连接就是 处理这些引脚的连接问题。数

41、据输出线的连接。模拟信号经A / D转换,向主机送出数字量。所以,ADC 芯片就相当于给主机提供数据的输入设备。能够向主机提供数据的外设很多,它们的数据线都要连 接到主机的数据总线上。为了防止总线冲突，任何时刻只能 有一个设备发送信息。因此,这些能够发送数据的外设的数 据输出端必须通过三态缓冲器连接到数据总线上。由于有些外设的数据不断变化,如A/D转换的结果,随模拟信号变化而变化,所以,为了能够稳定输出,还必须在三态缓冲器之前 加上锁存器，保持数据不变。为此,大多数向系统数据总线发送数据的设备都设置了锁存器和三态缓冲器,简称三态锁 存缓冲器或三态锁存器。A/D转换的启动信号。当一个ADC在开始转换时z必 须加一个启动信号。芯片不同 < 要求的启动信号也不同< 一 般分脉冲启动信号和电平控制信号。脉冲信号启动转换的ADC ,只要在启动引脚加一个脉冲 即可，如ADC0809. AD574。通常都是采用外设输出信号和地址译码器的端口地址信号经逻辑电路进行控制。电平信号启动转换是在启动引脚上加一个所要求的电平。 电平加上之后,A/D转换开始,而且在转换过程中,必须保持 这一电平,否则,将停止转换。在这种启动方式中,CPU送 出的控制信号必须通过寄存器保持一段时间。软件上通常是在要求启动A/D转换的时刻#用一个输出指 令产生启动信号,这就是编程启动。此