第3章 信号转换技术

1、2022年7月3日21时08分 3.1概述 3.2输入通道技术 3.2.2 传感器 3.2.3 信号调理技术（放大） 3.2.4 多路模拟开关技术 3.2.5 采样保持 3.2.5 A/D转换 3.3输出通道技术 3.3.1输出通道结构 3.3.2 光电隔离耦合技术 3.3.2 D/A转换2022年7月3日21时08分2022年7月3日21时08分输入通道输入通道输出通道输出通道信号处理信号处理控制输出控制输出信号调理信号调理传感器传感器信号采集转换部分信号采集转换部分2022年7月3日21时08分 输入通道（前向通道）的基本形式：输入通道（前向通道）的基本形式：被测对象与微处理器或计算机联系

2、的信号通道。包括传感器或敏感元件、通道结构、信号调节、A/D转换、电源的配置、抗干扰等。 2022年7月3日21时08分2022年7月3日21时08分 （1）要靠近拾取对象采集信息； （2）传感器、变送器的性能和工作环境因素严重影响通道的方案设计； （3）一般是模拟、数字等混杂电路； （4）常需要放大电路； （5）抗干扰设计非常重要。 2022年7月3日21时08分 2022年7月3日21时08分 大信号模拟电压AD单片机 大信号模拟电压VF单片机 小信号模拟电压放大AD单片机 小信号模拟电压放大VF单片机 小信号频率F放大整形单片机 TTL电平的频率信号单片机 非TTL电平的开关信号防抖电平

3、变换整形单片机2022年7月3日21时08分 大信号电流(010mA，4mA20mA)IVAD单片机 大 信 号 电 流 ( 0 1 0 m A ， 4 m A 20mA)I/VVF单片机 小信号电流(mA、A)IV放大AD单片机 小信号电流(mA、A)IV放大VF单片机2022年7月3日21时08分 一、传感器的定义：传感器的定义： 传感器是测量系统中的一种前端部件，它将各种输入变量转换成可供测量的电信号。 Sensor; Transducer, Transmitter 2022年7月3日21时08分一、传感器的作用一、传感器的作用传感器传感器 - 被测信息按照一定的规律转换成某种可用信号输

4、出器件被测信息按照一定的规律转换成某种可用信号输出器件/装置装置信号检出信号检出信号处理信号处理信号显示信号显示信号监控信号监控传感器传感器 （重要、关键）（重要、关键）检测系统：检测系统：物理量、化学量、生物量物理量、化学量、生物量/其他其他便于处理和传输的信号便于处理和传输的信号人的五官：人的五官：眼睛眼睛 耳朵耳朵 鼻子鼻子 舌头舌头 皮肤皮肤视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉2022年7月3日21时08分二、传感器的分类二、传感器的分类分类法分类法型式型式说说 明明按基本效应分类按基本效应分类物理型物理型化学型化学型生物型生物型采用物理效应进行转换采用物理效应进行

5、转换采用化学效应进行转换采用化学效应进行转换采用生物效应进行转换采用生物效应进行转换按构成原理分类按构成原理分类结构型结构型物性型物性型以转换元件结构参数变化实现信号转换以转换元件结构参数变化实现信号转换以转换元件物理特性变化实现信号转换以转换元件物理特性变化实现信号转换按能量关系分类按能量关系分类能量转换型能量转换型能量控制型能量控制型传感器输出量直接由被测量能量转换而来传感器输出量直接由被测量能量转换而来传感器输出量能量由外部能源提供，但受输入量控传感器输出量能量由外部能源提供，但受输入量控制制按工作原理分按工作原理分电阻式电阻式电容式电容式电感式电感式压电式压电式磁电式磁电式热电式热电式

6、光电式光电式光纤式光纤式利用电阻参数变化实现信号转换利用电阻参数变化实现信号转换利用电容参数变化实现信号转换利用电容参数变化实现信号转换利用电感参数变化实现信号转换利用电感参数变化实现信号转换利用压电效应实现信号转换利用压电效应实现信号转换利用电磁感应原理实现信号转换利用电磁感应原理实现信号转换利用热电效应实现信号转换利用热电效应实现信号转换利用光电效应实现信号转换利用光电效应实现信号转换利用光纤特性参数变化实现信号转换利用光纤特性参数变化实现信号转换按输入量分类按输入量分类长度、角度、振动、长度、角度、振动、位移、压力、温度、位移、压力、温度、流量、距离、速度流量、距离、速度等等以被测量命名

7、（即按用途分类）以被测量命名（即按用途分类）按输出量分类按输出量分类模拟式模拟式数字式数字式输出量为模拟信号（电压、电流、输出量为模拟信号（电压、电流、）输出量为数字信号（脉冲、编码、输出量为数字信号（脉冲、编码、）2022年7月3日21时08分（1）利用新的物理现象、化学反应、生物效应设计传感器。（2）引入数据融合技术。（3）使用新型材料，向微功耗、集成化及无源化发展。（4）采用新的加工技术。（5）向微型化发展。（6）向高可靠性、宽温度范围发展等。 （7）器件自身是数字化的，不需要再经过数/模、模/数变换。2022年7月3日21时08分工业在线检测、计量测试、检定标定工业在线检测、计量测试、

8、检定标定- 几何量中最基本的测试内容几何量中最基本的测试内容三、长度及线位移传感器三、长度及线位移传感器1、电容传感器：、电容传感器：平板电容器的电容量：平板电容器的电容量：AC特点：结构简单，分辨力高，非接触特点：结构简单，分辨力高，非接触应用：可在高温、辐射、振动等条件下工作应用：可在高温、辐射、振动等条件下工作1）电容传感器原理、结构与特性）电容传感器原理、结构与特性a) 变极距型电容传感器变极距型电容传感器初始电容量：初始电容量：00AC极距变化：极距变化：0 - 电容变化：电容变化：0000/11CACCC长度长度 - 面与面、线与线、点与点之间的距离及它们之间的组合面与面、线与线、

9、点与点之间的距离及它们之间的组合 广义广义 - 圆柱体的轴径和孔径；立方体的长度、宽度、高度（厚度）；圆柱体的轴径和孔径；立方体的长度、宽度、高度（厚度）；孔和槽的深度；孔间距、轴心距等孔和槽的深度；孔间距、轴心距等 2022年7月3日21时08分b) 变面积型电容传感器变面积型电容传感器电容电容：(a)扇形平板结构；扇形平板结构； (b)柱面板结构柱面板结构相对变化：相对变化：结论结论:0000)(bllCCC00llCC灵敏度：灵敏度：0000blClCK(1)传感器输出为线性；传感器输出为线性；(2)灵敏度与初始极距成反比：减小极距灵敏度与初始极距成反比：减小极距 -提高灵敏度提高灵敏度

10、 ， (3)保持极距不变：中间移动式；保持极距不变：中间移动式；(4)差动结构：提高灵敏度差动结构：提高灵敏度 2022年7月3日21时08分4、激光测距系统、激光测距系统2/ctd - 大范围远距离测距（几千大范围远距离测距（几千/几十千米）几十千米）1）脉冲测距法）脉冲测距法2）相位差测距法）相位差测距法激光短脉冲信号（激光器激光短脉冲信号（激光器 被测目标）被测目标）测量精度：时间间隔测量精度（脉冲窄、响应速度快）测量精度：时间间隔测量精度（脉冲窄、响应速度快）远距离远距离 - 固体固体/二氧化碳；近距离二氧化碳；近距离 - 半导体半导体巨脉冲激光器巨脉冲激光器 - 地球地球月球距离（分

11、辨力：月球距离（分辨力：1m）激光束调制激光束调制 - 相位差相位差 - 时间时间 - 距离距离距离距离特点：测量精度高、分辨力强特点：测量精度高、分辨力强2022年7月3日21时08分Keyence 激光测距传感器激光测距传感器2022年7月3日21时08分特点：特点： 非接触、不易划伤表面、结构简单、测量距离大、非接触、不易划伤表面、结构简单、测量距离大、 抗干扰、抗干扰、测量点小（几十微米）、测量准确度高测量点小（几十微米）、测量准确度高精度：光学元件本身的精度、环境温度、激光束的光强和直径大小以及精度：光学元件本身的精度、环境温度、激光束的光强和直径大小以及被测物体的表面特征被测物体的

12、表面特征2022年7月3日21时08分应用：应用：2022年7月3日21时08分2022年7月3日21时08分光纤传感器光纤传感器 其信号拾取、变换、传输都是通过光导纤维其信号拾取、变换、传输都是通过光导纤维实现的，避免了电路系统的电磁干扰。在实现的，避免了电路系统的电磁干扰。在信号输入通道中采用光纤传感器可以从根信号输入通道中采用光纤传感器可以从根本上解决由现场通过传感器引入的干扰。本上解决由现场通过传感器引入的干扰。 2022年7月3日21时08分2022年7月3日21时08分 光强调制型光纤传感器在压力作用下光纤产生微弯变形导致光强度变化，从而引起光纤传输损耗的改变，并由吸收、发射或折射

13、率变化来调制发射光，可制成微弯效应的光纤压力传感器 2022年7月3日21时08分 1、类型的选择 量程大小、传感器体积、测量方式、信号引出方式、传感器的来源、价格 2、精度要求 一个重要性能指标，满足精度即可 定性分析：重复精度高 定量分析：精度等级高 3、灵敏度 在线性范围内，灵敏度越高越好。输出信号比较大。外界噪声。信噪比 4、频率响应的选择 5、线性范围的确定：量程2022年7月3日21时08分信号调理信号调理 一、常用放大器一、常用放大器 在智能仪器的信号调理通道中，针对被放在智能仪器的信号调理通道中，针对被放大信号的特点，并结合数据采集电路的现大信号的特点，并结合数据采集电路的现场

14、要求，目前使用较多的放大器有仪用放场要求，目前使用较多的放大器有仪用放大器、程控增益放大器等。大器、程控增益放大器等。2022年7月3日21时08分VIN前置放大器前置放大器K0后级电路后级电路KVIN0VONKVVONIN/2200)()(KVKKVVININON2022年7月3日21时08分20200)(KVVKKVVININONIN2020)(KVVVINININ20011KVVININ2022年7月3日21时08分图图3.8 两种调理电路的对比两种调理电路的对比 2022年7月3日21时08分21202021)()(INININININVVKKVKVV21202120)()(KVVKV

15、KVVINININININ由于由于 K1,所以，所以， ，这就是说，调理电路中，这就是说，调理电路中放大器设置在滤波器前面有利于减少电路的等效输放大器设置在滤波器前面有利于减少电路的等效输入噪声。入噪声。 ININVV2022年7月3日21时08分 四、仪用放大器四、仪用放大器 451/)/21 (RRRRAGf)/21 (1GfRRA2022年7月3日21时08分 仪用放大器是一种高性能的放大器， 其对称性结构可同时满足对放大器的抗共模干扰能力、输入阻抗、闭环增益的时间和温度稳定性等不同的性能要求。 仪用放大器内部基本结构如图下图所示，它由三个通用运算放大器构成， 第一级为两个对称的同相放大

16、器 第二级是一个差动放大器。仪用放大器上下对称，即图中R1=R2，R4R6，R5R7。可以推出仪用放大器闭环增益为：2022年7月3日21时08分 1. 非线性度非线性度 它是指放大器实际输出输入关系曲线与它是指放大器实际输出输入关系曲线与理想直线的偏差。理想直线的偏差。当增益为当增益为1时，如果一个时，如果一个12位位A/D转换器有转换器有0.025%的非线性偏的非线性偏差，当增益为差，当增益为500时，非线性偏差可达时，非线性偏差可达0.1%，相当于把，相当于把12位位A/D转换器变成转换器变成10位以下转换器，故一定要选择非线性偏位以下转换器，故一定要选择非线性偏差小于差小于0.024%

17、的仪用放大器。的仪用放大器。2022年7月3日21时08分 2. 温漂温漂 温漂是指仪用放大器输出电压随温度变温漂是指仪用放大器输出电压随温度变化而变化的程度。通常仪用放大器的输出化而变化的程度。通常仪用放大器的输出电压会随温度的变化而发生电压会随温度的变化而发生(150) V/变化，这与仪用放大器的变化，这与仪用放大器的增益有关。增益有关。 2022年7月3日21时08分 3. 建立时间建立时间 建立时间是指从阶跃信号驱动瞬间至仪建立时间是指从阶跃信号驱动瞬间至仪用放大器输出电压达到并保持在给定误差用放大器输出电压达到并保持在给定误差范围内所需的时间。范围内所需的时间。 4. 恢复时间恢复时

18、间 恢复时间是指放大器撤除驱动信号瞬间恢复时间是指放大器撤除驱动信号瞬间至放大器由饱和状态恢复到最终值所需的至放大器由饱和状态恢复到最终值所需的时间。显然，放大器的建立时间和恢复时时间。显然，放大器的建立时间和恢复时间直接影响数据采集系统的采样速率。间直接影响数据采集系统的采样速率。2022年7月3日21时08分 五、程控增益放大器五、程控增益放大器 程控放大器是智能仪器的常用部件之一，在许多程控放大器是智能仪器的常用部件之一，在许多实际应用中，特别是在通用测量仪器中，为了在实际应用中，特别是在通用测量仪器中，为了在整个测量范围内获取合适的分辨力，常采用可变整个测量范围内获取合适的分辨力，常采

19、用可变增益放大器。在智能仪器中，可变增益放大器的增益放大器。在智能仪器中，可变增益放大器的增益由仪器内置计算机的程序控制。这种由程序增益由仪器内置计算机的程序控制。这种由程序控制增益的放大器，称为程控放大器。控制增益的放大器，称为程控放大器。2022年7月3日21时08分2022年7月3日21时08分并行数字输入并行数字输入电电子子开开关关模拟信号输出模拟信号输出UREFRRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D3IRfABCD2022年7月3日21时08分 一、多路模拟开关的定义 多路模拟开关可以实现多个回路的A/D、D/A转换通道之间的信号切换。 2022年7月3日21时

20、08分多路输入的处理：多路输入的处理：A:使用多路开关，价低，速慢，不同时使用多路开关，价低，速慢，不同时 B：使用多个：使用多个A/D芯片，价高，速快，同时芯片，价高，速快，同时2022年7月3日21时08分 当切换开关接通时，它的导通静态电阻无穷小； 当切换开关断开时，它的开路静态电阻无穷大，即开关的泄漏电流越小越好（0.5nA1nA）； 切换速度越快越好（延迟时间一般为100ns0.8s）。2022年7月3日21时08分 一类是机电式: 大电流，高电压，低速切换场所；机械触点式干簧继电器 一类是电子式：小电流，低电压，高速场所。半导体模拟开关 电子多路开关根据其结构可分为双极型晶体管开关

21、、场效应晶体管开关、集成电路开关三种类型。 单向开关例：AD7501、AD7506 双向开关例：CD4051、CD40522022年7月3日21时08分 直接与TTL或CMOS电平相兼容 内部带有通道选择译码器 可采用正或负双极性输入 转换速度快，导通或关断时间在1s左右 接通电阻低，小于100 断开电阻高，高于1092022年7月3日21时08分集成化集成化转换一次转换一次 低速低速10ms以下以下 中速几十至几百微秒中速几十至几百微秒 高速高速 几微秒或者小于几微秒或者小于1微秒微秒 位数：位数：8、12、16、24，位数越高，分辨率和精度越高，价格越贵。，位数越高，分辨率和精度越高，价格

22、越贵。 从内部结构上看从内部结构上看 有单独的有单独的A/D转换器，转换器，ADC0801,AD673 有地址码锁存、译码，有地址码锁存、译码，AD0809 有内部有模拟多路开关有内部有模拟多路开关/数据放大器、采样保持器，数据放大器、采样保持器，AD363 全并行全并行5-50ns逐次比较型逐次比较型0.4us逐次逼近型逐次逼近型双积分型双积分型 2022年7月3日21时08分模模/ /数转换器的主要技术指标数转换器的主要技术指标分辨率（分辨率（ResolutionResolution）反映转换器所能分辨的被测量的）反映转换器所能分辨的被测量的最小值，通常用二进制代码的位数来表示。最小值，通

23、常用二进制代码的位数来表示。精度（精度（precisionprecision） 量程（满刻度范围量程（满刻度范围Full Scale RangeFull Scale Range） 转换时间（转换时间（Conversion TimeConversion Time） 线性度误差（线性度误差（Linearity ErrorLinearity Error） 2022年7月3日21时08分一、分辨率（一、分辨率（ResolutionResolution） 分辨率是指转换器所能分辨的被测量的最小值。分辨率是指转换器所能分辨的被测量的最小值。通常用输出二进制代码的位数来表示。例如称八位通常用输出二进制代码的

24、位数来表示。例如称八位A/DA/D转换器的分辨率称为转换器的分辨率称为8 8位，它把模拟电压的变化范位，它把模拟电压的变化范围分成围分成2 28 8-1-1级（级（255255级）。对于级）。对于1010位的转换器，它被位的转换器，它被分成分成10231023级。级。1010位所能测量的最小值比位所能测量的最小值比8 8位所能测量位所能测量的最小值小的多。的最小值小的多。位数越多，分辨率越高位数越多，分辨率越高8位的时候，是占满刻度的百分比位的时候，是占满刻度的百分比0.410为的时候，是占满刻度的百分比为的时候，是占满刻度的百分比0.116位的时候，是占满刻度的百分比位的时候，是占满刻度的百

25、分比0.00152022年7月3日21时08分 精度是指转换的结果相对于实际的偏差，精度有两种表示方法精度是指转换的结果相对于实际的偏差，精度有两种表示方法（1 1）绝对精度：用最低位（）绝对精度：用最低位（LSBLSB）的倍数来表示，如）的倍数来表示，如（1/21/2）LSBLSB或或1LSB1LSB等等（2 2）相对精度：用绝对精度除以满量程值的百分数来表示，例如）相对精度：用绝对精度除以满量程值的百分数来表示，例如0.05%0.05%等等 注意：分辨率与精度是两个不同的概念。注意：分辨率与精度是两个不同的概念。08040804和和AD570AD570的分辨率的分辨率均为均为8 8为，但是

26、一个是为，但是一个是1LSB1LSB，一个，一个2LSB2LSB。 分辨率高但精度不一定高，精度高则分辨率必然高。分辨率高但精度不一定高，精度高则分辨率必然高。2022年7月3日21时08分 量程是指允许输入模拟电压的变化范围。例如，某转量程是指允许输入模拟电压的变化范围。例如，某转换器具有换器具有0 010V10V的单极性输入模拟电压的范围，或的单极性输入模拟电压的范围，或-5V-5V+5V+5V的双极性范围，那么，它们的量程都为的双极性范围，那么，它们的量程都为10V10V 应当指出，实际上应当指出，实际上A/DA/D、D/AD/A转换器的最大输出值总是比转换器的最大输出值总是比满刻度值小

27、满刻度值小1/2n1/2n，n n为转换器的位数，这是因为模拟量的为转换器的位数，这是因为模拟量的0 0值是值是2n2n个转换状态中的一个，在个转换状态中的一个，在0 0值以上，则有值以上，则有2 2n n-1-1个梯级个梯级2022年7月3日21时08分)(9976. 9409640951021101012V按通常习惯，转换器的模拟量范围总是用满刻度按通常习惯，转换器的模拟量范围总是用满刻度表示。表示。例如例如1212位的位的A/DA/D转换器，其满刻度值为转换器，其满刻度值为10V10V，而实际的最大输出值为而实际的最大输出值为2022年7月3日21时08分 A/D转换器的有限分辨率所引起

28、的误差。 在不计其它误差的情况下，一个分辨率有限的A/D的阶梯转移特性曲线与具有无限分辨率A/D转换器转移特性曲线之间的最大偏差，一般为正负1/2LSB 提高分辨率可以减少量化误差。量化误差和分辨率是统一的。2022年7月3日21时08分 从启动转换开始直至转换出稳定的二进代码所需的时从启动转换开始直至转换出稳定的二进代码所需的时间称为转换时间。转换时间与转换器工作原理及其位数有关。间称为转换时间。转换时间与转换器工作原理及其位数有关。同种工作原理的转换器，通常位数越多，其转换时间则越长同种工作原理的转换器，通常位数越多，其转换时间则越长 五、线性度误差（五、线性度误差（Linearity E

29、rrorLinearity Error） 理想的转换器特性应该是线性的，即模拟量输入与数理想的转换器特性应该是线性的，即模拟量输入与数字量输出成线性关系。线性度误差是转换器实际的模拟数字字量输出成线性关系。线性度误差是转换器实际的模拟数字转换关系与理想直线不同而出现的误差，通常用多少转换关系与理想直线不同而出现的误差，通常用多少LSBLSB表表示示 2022年7月3日21时08分逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器转换器逐次逼近的基本思想：类似于用天平称物逐次逼近的基本思想：类似于用天平称物顺顺序序砝码重量砝码重量 比较判断比较判断砝码去留砝码去留18g 8g13g 留留 1 128g+4g 12

30、g13g 去去 0 048g+4g+1g 13g=13g 留留 1 12022年7月3日21时08分四位逐次逼近型四位逐次逼近型ADC的转换过程的转换过程顺序顺序d3 d2 d1 d0UA/V比较比较该位该位1 1的去留的去留11 1 0 0 0 0 0 04UAUI1 1 0 0 1 1 0 035UA=L1/6 Kg转换器钱放大器的增益。2022年7月3日21时08分 MUX，SH和A/D总误差是这三组成部分的分项误差的在综合值，因此选择器件精度的一般规则是：每个元件的精度指标应优于系统精度的10倍。 0.1%的数据采集系统，所用A/D及其它二个的线性误差都应小于0.01% 已知A/D的量

31、化误差为正负LSB，因此可以根据精度1210m2022年7月3日21时08分 A/D从启动到转换结束输出稳定的数字量，需要一定的时间。不同的转换器，输出的时间不同。 低速适合温度、压力、流量等缓变参量的检测 中速适合工业多通道单片机检测系统和声频数字转换系统 高速采用双极性和cmos工艺，适用于雷达、实时光谱分析、数字通信、视频转换系统。2022年7月3日21时08分 根据环境温度条件选择A/D 对于工作温度、功耗、可靠性等级参数。根据环境条件来选择选择A/D的输出状态 并行输出还是串行输出（适合远距离），二进制编码还是BCD码输出； 使用外部时钟还是内部时钟。 有无三态输出缓冲器，以及与TT

32、L、CMOS电路的兼容性。2022年7月3日21时08分 在在A/DA/D转换器进行采样期间，保持被转换输入信号不变的电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路称为采样保持电路 A/DA/D转换器完成一次转换所需要的时间称为转换时间转换器完成一次转换所需要的时间称为转换时间 不同不同A/DA/D转换芯片，其转换时间各异，对于连续变化较快的转换芯片，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，将会引起转换误差模拟信号如果不采取采样保持措施，将会引起转换误差 慢速变化的模拟信号，在慢速变化的模拟信号，在A/DA/D转换系统中，完全可以不必采转换系统中

33、，完全可以不必采用采样保持电路，而且并不会影响用采样保持电路，而且并不会影响A/DA/D转换的精度转换的精度2022年7月3日21时08分采样采样-保持（保持（S/H）电路）电路uoA2CuiA1uc（t）（t）（t） 输入缓冲输入缓冲 放大器放大器模拟开关模拟开关 输出缓冲输出缓冲 放大器放大器保持电容保持电容2022年7月3日21时08分采样采样/ /保持示意图保持示意图2022年7月3日21时08分 输出通道技术概述 D/A转换 光电隔离技术 数据处理初步2022年7月3日21时08分 单片机开关量光隔功放开关量控制装置(开关量控制照明灯) 单片机数字量光隔D/A模拟控制装置(模拟量驱动

34、的各种模拟仪表) 单片机数字量光隔数字量调节数字量控制装置(为其他的数字（智能）设备提供的数字信息) 单片机频率量光隔F/V功放模拟控制装置(用PWM或HSO口驱动模拟仪表) 单片机频率量光隔频率信号调节频率调节系统(变频调速器)2022年7月3日21时08分模拟电压信号模拟电压信号放大放大数模转换数模转换CPUCPU频压转换频压转换模拟电流信号模拟电流信号开关量信号开关量信号调制调制V/IV/I变换变换数字信号数字信号驱动驱动2022年7月3日21时08分一、一、DACDAC（Digital-Analog ConverterDigital-Analog Converter）2022年7月3日

35、21时08分2022年7月3日21时08分不连续的，两者的电压差由最低码位代表的位权值决定。它是信息所能分辨的最小量，也就是用1LSB(Least Significant Bit)表示。2022年7月3日21时08分 分辨率分辨率 线性度线性度 转换精度转换精度 建立时间及转换速度建立时间及转换速度 2022年7月3日21时08分按解码网络结构不同 T型电阻网络D/A转换器倒T型电阻网络D/A转换器权电流D/A转换器权电阻网络D/A转换器电容网络D/A转换器按模拟电子开关电路的不同CMOS开关型D/A转换器（速度要求不高)双极型开关D/A转换器电流开关型（速度要求较高）ECL电流开关型（转换速

36、度更高）2022年7月3日21时08分2022年7月3日21时08分R2R4R8RRFI1I0I2I3IREFiFiS3S0S1S2d0d3d2d1+VREFuo+二进制权电阻网络D/A转换器RVIRVIRVIRVIREFREFREFREF3210 2 4 82022年7月3日21时08分2022年7月3日21时08分2022年7月3日21时08分 结构上分类 一类设置有数据寄存器、片选引脚和写入引脚 一类没有锁存器 输入两种形式：并行和串行。 根据输出模拟量的精度要求来选择D/A的分辨率和转换精度。 在同一系统中，一般D/A转换器的精度要小于A/D转换器的精度。 在精度方面，D/A转换器的零

37、点误差和满量程误差可以通过电路调整进行补偿。主要考虑非线性误差2022年7月3日21时08分1 1、8 8位位 D/AD/A转换芯片转换芯片08320832的组成的组成 8 8位数位数/ /模转换器模转换器 两条回路分别产生两个电流信号两条回路分别产生两个电流信号I IOUT1OUT1和和I IOUT2OUT2。 8 8位输入寄存器和位输入寄存器和8 8位位DACDAC寄存器二次缓冲方式寄存器二次缓冲方式 可以直接与可以直接与8 8位微机数据总线相连接，位微机数据总线相连接， 其逻辑电平与其逻辑电平与TTLTTL电平相兼容电平相兼容 2022年7月3日21时08分 分辨率：分辨率： 8位位 建

38、立时间：建立时间： 1s 增益温度系数：增益温度系数： 20ppm/（ppm百万分之一百万分之一,10-6） 输入电平：输入电平： TTL 功耗：功耗： 20mW2.DAC0832特性参数特性参数2022年7月3日21时08分3 3、DAC0832DAC0832的内部结构与引脚图的内部结构与引脚图 2022年7月3日21时08分（1 1）D D7 7D D0 0，8 8条输入数据线（图中标记为条输入数据线（图中标记为DIDI7 7DIDI0 0）（2 2）CSCS* *，选片信号，低电平有效，选片信号，低电平有效（3 3）ILEILE，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

39、有效 （4 4）WR1WR1* *，写输入寄存器信号，低电平有效，写输入寄存器信号，低电平有效（5 5）WR2WR2* *，写，写8 8位位DACDAC寄存器信号，低电平有效寄存器信号，低电平有效（6 6）WFERWFER* *，允许，允许8 8位位DACDAC寄存器数据送到寄存器数据送到8 8位位D/AD/A转换器。转换器。（7 7）I IOUT1OUT1，DACDAC输出电流输出电流1 1，当，当8 8位位DACDAC寄存器为全寄存器为全1 1时，此时，此时输出电流最大，当为全时输出电流最大，当为全0 0时，输出电流最小时，输出电流最小 4 4、DAC0832DAC0832的的2020条引

40、脚定义条引脚定义2022年7月3日21时08分（8 8）I IOUT2OUT2，DACDAC输出电流输出电流2 2，I IOUT2OUT2= =常数常数-I-IOUT1OUT1 （9 9） R Rfbfb，反馈电阻引出端，即片内在，反馈电阻引出端，即片内在R Rfbfb与与I IOUT1OUT1之间制之间制作了一个反馈电阻作了一个反馈电阻 （1010）V VREFREF，参考电压输入端。该端连至片内，参考电压输入端。该端连至片内R-2R TR-2R T型电型电阻网络，由外部提供一个准确的参考电压。该电压的精度直阻网络，由外部提供一个准确的参考电压。该电压的精度直接影响接影响D/AD/A转换的精

41、度转换的精度 （1111）V VCCCC，电源电压，可接，电源电压，可接+5V+5V+15V+15V （1212）AGNDAGND，模拟地，模拟地 （1313）DGNDDGND，数字地，数字地2022年7月3日21时08分5 5、DAC0832DAC0832的三种工作方式的三种工作方式 （b b）单缓冲方式单缓冲方式：适合在不要求多片：适合在不要求多片D/AD/A同时输出时。此时只需一次写操同时输出时。此时只需一次写操作，就开始转换，提高了作，就开始转换，提高了D/AD/A的数据吞吐量。的数据吞吐量。（a a）双缓冲方式双缓冲方式：采用二次缓冲方式，可在输出的同时，采集下一个数：采用二次缓冲方

42、式，可在输出的同时，采集下一个数据，提高了转换速度；也可在多个转换器同时工作时，实现多通道据，提高了转换速度；也可在多个转换器同时工作时，实现多通道D/AD/A的的同步转换输出。同步转换输出。（c c）直通方式直通方式：输出随输入的变化随时转换。：输出随输入的变化随时转换。2022年7月3日21时08分DAC0832转换器输出为电流形式，通常需要通过运算放大器将输出电流转变成电压输出。按电压输出时还可分为单极性和双极性两种形式MCS-51与DAC0832的接口设计 2022年7月3日21时08分2022年7月3日21时08分一、光电耦合隔离技术概述一、光电耦合隔离技术概述 3.3.2光电耦合隔离器技术2022年7月3日21时08分2022年7月3日21时08分三、光电隔离的应用2022年7月3日21时08分 输入阻抗很小 输入回路与输出回路之间没有电气联系 很好的安全保