（中职）电子技术基础与技能模块9教学课件（）

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图9-1所示是应用计算机进行控制的生产过程示意图，在应用计算机对生产过程进行控制时，经常要把温度、压力、流量、物体的形变、位移等非电量通过各种传感器检测出来，变换为相应的模拟电压（或电流）。由于传感器输出的模拟电压仅为微伏或毫伏数量级，所以必须对信号进行放大、用有源滤波器消除干扰和无用的高频成分，甚至对信号进行压缩、倍乘等处理后，经多路模拟开关送到ADC。ADC能够把来自多路模拟开关的各模拟电压（或电流）转换成对应的二进制数字信号，送入计算机处理。计算机处理后所得到的仍是数字信号，经DAC转换成相应的模拟信号后，再通过多路模拟开关的分配作用输出对应的某路控制信号，经功率放大等处理后去驱动相应执行机构如伺服电机等执行规定的操作。

上一页任务导入返回上一页下一页图9-1生产过程的一般过程示意

课题1数模转换了解数模转换的基本概念。了解数模转换的应用。下一页上一页返回课题1数模转换

下一页上一页返回一、数模转换的原理

将数字信号转换为模拟信号的过程称之为数/模转换，简称D/A转换，完成D/A转换的电路称为数/模转换器，简称DAC。数/模转换器输入的是数字量，输出的是模拟量。其组成框图如下图所示。课题1数模转换下一页上一页返回1．倒T型电阻网络D/A转换器

它由数据锁存器（图中未画）、模拟电子开关（S）、R-2R倒T型电阻网络、运算放大器（A）及基准电压组成。

动画课题1数模转换下一页上一页返回倒T型电阻网络D／A转换器

课题1数模转换下一页上一页返回课题1数模转换下一页上一页返回课题1数模转换下一页上一页返回(1)分辨率分辨率是指转换器输出的最小电压变化量与满刻度输出电压之比。(2)转换精度转换精度是指转换器实际输出的模拟电压与理论输出模拟电压间的最大误差。它是一个综合指标，包括零点误差、增益误差等，它不仅与转换器中元件参数的精度有关，而且还与环境温度、集成运算放大器的温度漂移以及转换器的位数有关。(3)转换时间转换时间是指转换器在输入数字信号开始转换，到输出的模拟电压达到稳定值所需的时间。它是反映转换器工作速度的指标。转换时间越小，工作速度就越高。2.D/A转换器的基本技术指标

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二、数模转换的应用1．集成D/A转换器DA7520

DA7520是十位的D/A转换集成芯片，与微处理器完全兼容。该芯片以接口简单、转换控制容易、通用性好、性能价格比高等特点得到广泛的应用。其内部采用倒T形电阻网络，模拟开关是CMOS型的，集成在芯片上，但运算放大器是外接的。课题1数模转换下一页上一页返回DA7520的外引线排列及连接电路

课题1数模转换下一页上一页返回4～13为十位数字量的输入端；1为模拟电流IO1输出端，接到运算放大器的反向输入端；2为模拟电流IO2输出端，一般接地；3为接地端；14为COMS模拟开关的+UDD电源接线端；15为参考电压电源接线端，UR可为正值或负值；16为芯片内部一个电阻R的引出端，该电阻作为运算放大器的反馈电阻RF，他的另一端在芯片内部接IO1端。DA7520的主要性能参数如下：分辨率：十位线性误差：±（1/2）LSB（LSB表示输入数字量最低位），若用输出电压满刻度范围FSR的百分数表示则为0.05%FSR。转换速度：500ns温度系数：0.001%/℃引脚功能说明课题1数模转换上一页返回下一页2．应用举例

下图所示的电路为一个由10位二进制加法计数器、DA7520转换器及集成运放组成的锯齿波发生器。10位二进制加法计数器从全“0”加到全“1”，电路的模拟输出电压uo由0V增加到最大值，此时若再来一个计数脉冲则计数器的值由全“1”变为全“0”，输出电压也从最大值跳变为0，输出波形又开始一个新的周期。如果计数脉冲不断，则可在电路的输出端得到周期性的锯齿波。课题1数模转换返回下一页上一页DA7520组成的锯齿波发生器

课题2模数转换了解模数转换的基本概念。了解模数转换的应用。下一页上一页返回课题2模数转换

返回上一页下一页一、采样与保持

课题2模数转换上一页下一页返回二、量化和编码

经过采样保持后的模拟电压是一个个离散的电压值。对这么多离散电压直接进行数字化（即用有限个0和1表示）是不可能的，为此需对这些离散电压先进行量化，就是将离散电压幅度值化为某个最小单位电压（量化单位）的整数倍，即进行取整。编码就是将量化的数值用二进制代码表示。下一页返回课题2模数转换上一页只舍不入法三位A/D转换器模/数转换关系对应表

输入模拟电压量化值二进制输出0≤Vo＜1/8V0V（0）0001/8V≤Vo＜2/8V1/8V（1）0012/8V≤Vo＜3/8V2/8V（2）0103/8V≤Vo＜4/8V3/8V（3）0114/8V≤Vo＜5/8V4/8V（4）1005/8V≤Vo＜6/8V5/8V（5）1016/8V≤Vo＜7/8V6/8V（6）1107/8V≤Vo＜1V7/8V（7）111

模拟信号采样值不一定恰好等于某个量化值，总会有偏差，这种偏差称为量化误差。上述量化方法中的最大量化误差为=l/8V。

1．只舍不入法课题2模数转换下一页上一页返回2．有舍有入法取量化单位=2/15V。有舍有入法三位A/D转换器模/数转换关系对应表

输入模拟电压量化值二进制输出0≤Vo＜1/15V0V（0）0001/15V≤Vo＜3/15V2/15V（1）0013/15V≤Vo＜5/15V4/15V（2）0105/15V≤Vo＜7/15V6/15V（3）0117/15V≤Vo＜9/15V8/15V（4）1009/15V≤Vo＜11/15V10/15V（5）10111/15V≤Vo＜13/15V12/15V（6）11012/15V≤Vo＜1V14/15V（7）111最大量化误差为=2/15V，显然量化单位越小，量化误差就越小。课题2模数转换下一页上一页返回三、模数转换的原理1．A/D转换器的分类返回上一页下一页课题2模数转换2．逐次逼近型A/D转换器

逐次逼近型A/D转换器是一种反馈比较型A/D转换器，如下图所示，它由电压比较器、逻辑控制器、n位逐次逼近寄存器和n位D/A转换器组成。

逐次逼近型A/D转换器

课题2模数转换下一页上一页返回动画课题2模数转换上一页返回下一页

3．A/D转换器的主要技术指标和选用原则(1)转换精度在A/D转换器中，通常用分辨率和转换误差来描述转换精度。分辨率是指引起输出二进制数字量最低有效位变动一个数码时，对应输入模拟量的最小变化量。分辨率越小，分辨能力就越高。转换误差表示A/D转换器实际输出的数字量与理想输出的数字量之间的差别，并用最低有效位LSB的倍数来表示。(2)转换速度

A/D转换器完成一次从模拟量到数字量转换所需要的时间，即从转换开始到输出端出现稳定的数字信号所需要的时间。课题2模数转换上一页返回

下一页(3）选用原则①类型合理。根据A/D转换器在系统中的作用以及与系统中其他电路的关系进行选择，不但可以减少电路的辅助环节，还可以避免出现一些不易发现的逻辑与时序错误。②转换速度。三种应用最广泛的产品——并行型A/D转换器的速度最高；逐次逼近型A/D转换器的速度次之；双积分型A/D转换器的速度最慢。要根据系统的要求选取。③精度选择。在精度要求不高的场合，选用8位A/D转换器即可满足要求，而不必选用更高分辨率的产品。④功能选择。尽量选用恰好符合要求的产品。多余的功能不但无用，还有可能造成意想不到的故障。课题2模数转换上一页返回下一页四、模数转换的应用

1．ADC0809的内部逻辑结构

ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁存器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。课题2模数转换下一页上一页返回ADC0809的内部逻辑结构图

课题2模数转换下一页返回上一页2．ADC0809引脚结构

下一页返回上一页课题2模数转换ADC0809通道选择表

CBA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7课题2模数转换

下一页返回上一页3．ADC08