章模数转换与数模转换接口技术

1、第九章第九章 数数/模转换与模模转换与模/数转换接口数转换接口内容提要：内容提要： 1 A/D1 A/D转换器的工作原理转换器的工作原理 2 D/A2 D/A转换器转换器的工作原理的工作原理学习目标：学习目标： 了解了解A/D D/AA/D D/A转换器的工作原理转换器的工作原理 重点与难点：重点与难点： 接口技术接口技术学时：学时：2 29.1 模拟接口芯片概述模拟接口芯片概述模模/数（数（A/D）：）：把输入的模拟量变为数字量。数数/模（模（D/A）：）：把微型计算机处理后的数字量转换为量形式的控制信号。 计算机只能处理数字量信息，而现场大多数是模拟量。而微型计计算机只能处理数字量信息，而

2、现场大多数是模拟量。而微型计算机只能处理数字量的信息，模拟接口的作用就是实现模拟量和数字算机只能处理数字量的信息，模拟接口的作用就是实现模拟量和数字量之间的转换。量之间的转换。模模/数转换器的性能指标数转换器的性能指标（1） 分辨率（分辨率（1/VFS）（2） 绝对精度绝对精度（3） 相对精度相对精度（4） 转换时间转换时间（5） 量程量程数数/模转换器的性能指标模转换器的性能指标（1） 分辨率分辨率 （2） 精度：精度： 绝对精度绝对精度 相对精度相对精度（3 3）建立时间）建立时间 1.DAC08321.DAC0832的结构与引脚介绍的结构与引脚介绍1912RFB81192010VREFI

3、OUT2IOUT1RFBVCCDGND3AGND8位输入寄存器&12ILE18178位DAC寄存器8位D/A转换器 LE1DI3DI0(47)DI7DI4(13 16) CS WR1 WR2 XFER LE2&9.2 DAC0832DAC08321202193184176158139121011AGNDDI3VREFRFBDGNDVCCILEIOUT2IOUT1751614 CS WR1DI2DI1DI0 WR2XFERDI4DI5DI6DI7ILE输入寄存器选通信号，高电平有效。输入寄存器选通信号，高电平有效。ILE信信号和号和 、 共同控制选通输入寄存器。当共同控制选通输入寄存器。当 、

4、均为低电平，均为低电平，ILE为高电平时，为高电平时，LE1=0，输入数据被，输入数据被送至送至8位输入寄存器的输出端；当上述三个控制信号位输入寄存器的输出端；当上述三个控制信号任一个无效时，任一个无效时，LE1变高，输入寄存器将数据锁存，变高，输入寄存器将数据锁存，输出端呈保持状态。输出端呈保持状态。 CS1WRCS1WRDI7DI0D/A转换器的数字量输入引脚。转换器的数字量输入引脚。 其中其中DI0为最低位，为最低位，DI7为最高位。为最高位。CS 片选信号输入端，低电平有效。片选信号输入端，低电平有效。1WR输入寄存器的写信号，低电平有效。输入寄存器的写信号，低电平有效。XFERXFE

5、R从输入寄存器向从输入寄存器向DACDAC寄存器传送寄存器传送D/AD/A转换数据的控制信号，低电平有效。转换数据的控制信号，低电平有效。 WR2WR2DACDAC寄存器的写信号，低电平有效。当寄存器的写信号，低电平有效。当XFERXFER和和WR2WR2同时有效时，输入寄存器的数据同时有效时，输入寄存器的数据装入装入DACDAC寄存器，并同时启动一次寄存器，并同时启动一次D/AD/A转换。转换。RFBRFB内部反馈电阻引脚，用来外接内部反馈电阻引脚，用来外接D/AD/A转换器输出增益调整电位器。转换器输出增益调整电位器。 VREF VREFD/AD/A转换器的基准电压，其范围可在转换器的基准

6、电压，其范围可在1010+10 V+10 V内选定。该端连至片内的内选定。该端连至片内的R2RTR2RT型电阻网络，由外部提供一个准确的参考电压。该电压精度直接影响着型电阻网络，由外部提供一个准确的参考电压。该电压精度直接影响着D/AD/A转换精度。转换精度。FBRREFOUTV256255V IOUT1 IOUT1D/AD/A转换器输出电流转换器输出电流1 1， 当输入全当输入全1 1时，输出电流最大，约为时，输出电流最大，约为 ； 当输入为全当输入为全0 0时，输出电流最小，即为时，输出电流最小，即为0 0。 IOUT2IOUT2D/AD/A转换器输转换器输出电流出电流2 2，它与，它与I

7、OUT1IOUT1有如下关系：有如下关系： IOUT1+IOUT2=IOUT1+IOUT2=常数常数 注意：注意：D/A转换没有形式上的启动信号。实际上将数据写入第二级寄存器的控制信号就是D/A转换器的启动信号。也没有转换结束信号，D/A转换的过程很快，一般还不到一条指令的执行时间。 2 2DAC0832DAC0832的工作方式的工作方式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，就立即进入送到数据输入端，就立即进入D/AD/A转换器进行转换。这种方式应用较少。转换器进行转换。这种方

8、式应用较少。 DAC0832 DAC0832内部有两个寄存器，能实现三种工作方式：双缓冲、单缓冲和直通方内部有两个寄存器，能实现三种工作方式：双缓冲、单缓冲和直通方式。式。（1 1）双缓冲工作方式）双缓冲工作方式 指两个寄存器分别受到控制。当指两个寄存器分别受到控制。当ILE信号和信号和WR、CS信号均有效时，信号均有效时，8 8位数字量被写位数字量被写入输入寄存器，此时并不进行入输入寄存器，此时并不进行A/DA/D转换。当转换。当XFERXFER和和WR2WR2信号均有效时，原来存放在输入寄信号均有效时，原来存放在输入寄存器中的数据被写入存器中的数据被写入DACDAC寄存器，并进入寄存器，并

9、进入D/AD/A转换器进行转换器进行D/AD/A转换。在一次转换完成后到下转换。在一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，一次转换开始之前，由于寄存器的锁存作用，8 8位位D/AD/A转换器的输入数据保持恒定，因此转换器的输入数据保持恒定，因此D/AD/A转换的输出也保持恒定。转换的输出也保持恒定。（2 2）单缓冲工作方式）单缓冲工作方式 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，两个寄存器作为一成有效，使之开通，或者将两个寄存器的控

10、制信号连在一起，两个寄存器作为一个来使用。个来使用。（3 3）直通工作方式）直通工作方式9.3 ADC08098位A/D转换器1817D02120198151416OE9ADDC23ADDB24ADDA25ALE22265IN743212827START6CLOCK108路模拟开关地址锁存与译码SAR控制与定时树状开关电阻网络三态输出锁存缓冲器11VCC13GND7EOCVREF( )128 路模拟量选通输入部分三态数据输出锁存器IN6IN5IN4IN3IN2IN1IN0VREF( )D1D2D3D4D5D6D7 1. ADC0809的结构与引脚介绍的结构与引脚介绍引脚定义：引脚定义：IN0I

11、N0IN7IN78 8路模拟量输入端。路模拟量输入端。ADDCADDC、ADDBADDB和和ADDAADDA地址输入端，以选通地址输入端，以选通IN7IN7IN0 8IN0 8路中的某一路信号。路中的某一路信号。ALEALE地址锁存允许信号，有效时将地址锁存允许信号，有效时将ADDCADDC、ADDBADDB和和ADDAADDA锁存。锁存。CLOCKCLOCK外部时钟输入端。允许范围为外部时钟输入端。允许范围为10101280 kHz1280 kHz。时钟频率越低，转换速度就越慢。时钟频率越低，转换速度就越慢。STARTSTARTA/DA/D转换启动信号输入端。有效信号为一正脉冲。在脉冲的上升

12、沿，转换启动信号输入端。有效信号为一正脉冲。在脉冲的上升沿，A/DA/D转换器内部寄转换器内部寄存器均被清零，在其下降沿开始存器均被清零，在其下降沿开始A/DA/D转换。转换。 EOCEOCA/DA/D转换结束信号。在转换结束信号。在STARTSTART信号上升沿之后不久，信号上升沿之后不久，EOCEOC变为低电平。当变为低电平。当A/DA/D转换结束时，转换结束时， EOCEOC立即输出一正阶跃信号，可用来作为立即输出一正阶跃信号，可用来作为A/DA/D转换结束的查询信号或中断请求信号。转换结束的查询信号或中断请求信号。OEOE输出允许信号。当输出允许信号。当OEOE输入高电平信号时，三态输

13、出锁存器将输入高电平信号时，三态输出锁存器将A/DA/D转换结果输出到数据量转换结果输出到数据量 输出端输出端D7D0D7D0。D7D7 D0D0数字量输出端。数字量输出端。D0D0为最低有效位为最低有效位(LSB)(LSB)，D7D7为最高有效位为最高有效位(MSB)(MSB)。VCCVCC与与GNDGND电源电压输入端及地线。电源电压输入端及地线。VREF(+)VREF(+)与与VREF(VREF() )正负基准电压输入端。中心值为正负基准电压输入端。中心值为(VREF(+)+VREF(VREF(+)+VREF()/2()/2(应接近于应接近于VCC/2)VCC/2)，其偏差不应该超过其偏差不应该超过 0.1 V0.1 V。正负基准电压的典型值分别为。正负基准电压的典型值分别为 +5 V+5 V和和0 V0 V。 ADC0809 ADC0809的数字量输出值的数字量输出值D(D(十进制数十进制数) )与与模拟量输入值模拟量输入值VINVIN之间的关系如下：之间的关系如下： 8)REF()REF()REF(IN2VVVVD625VVD)REF(IN 当当VREF(+)=5 V，VREF()=0 V，输入的单极性模，输入的单极性模拟量