电子技术基础与技能 第4版 教案 25 AD与DA转换

武汉市仪表电子学校电工电子教案第10章教案授课班级课程名称电子技术基础与技能教学内容10.1.1A/D转换器的基本概念课堂类型学时学时授课时间教学目标知识目标：1.ADC有以下几个主要技术指标2.A/D转换器的常见类型技能目标：培养学生分析电路、解决问题的能力素养目标：培养学生团队协作、合作共赢的意识教学重、难点教学重、难点：A/D转换器的常见类型教学内容及步骤备注10.1.1A/D转换器的基本概念电信号分为两种——模拟信号（或称模拟量）和数字信号（或称数字量）。模拟量是随时间连续变化的量，而数字量是非连续变化的量，所以传递和处理电信号的电路也分为模拟电路和数字电路，他们分别处理模拟信号和数字信号，在实际应用中常常需要对模拟量和数字量进行相互转换。将模拟量转换成数字量的装置称为模数转换器，简称A/D转换器或ADC，如图10-1所示。一个完整的AD转换过程必须包括采样、保持、量化、编码四部分电路，在具体实施时，常把这四个步骤合并进行，例如：采样和保持是利用同一电路连续完成的，量化和编码是在转换过程中同步实现的，而且所用的时间又是保持的一部份。图10-2A/D转换器的工作原理示意图如图10-2所示，模拟电子开关S在采样脉冲CP的控制下重复接通、断开。S接通时，ui(t)对电容C充电，这是采样过程，S断开时，电容C上的电压保持不变，称为保持过程，在保持过程中，采样的模拟电压经过A/D转换器的数字化编码电路转换成一组n位的二进制数输出。随着S的不断接通、断开，输入的模拟电压将不断转换成n位二进制数输出。ADC有以下几个主要技术指标：【分辨率】通常用ADC输出的二进制码的位数N来表示。它表明该转换器可以用2N个二进制数对输入模拟量进行量化，ADC位数越多，分辨率就越高。【相对转换精度】表示ADC实际输出的数字量与理想的输出数字量之间的差别，常用相对误差的形式给出，ADC的位数越多，量化单位便越小，分辨率越高，转换精度越高。【转换速度】ADC从接收到转换控制信号开始，到输出端得到稳定的数字量为止所需要的时间，即完成一次A/D转换所需要的时间，称为转换速度。采用不同的转换电路，其转换速度是不同的，低速的为1ms～3ms，中速ADC的转换时间在50µs左右，ADC0809的转换时间为100µs。【电源电压抑制比】指在输入模拟电压不变的前提下，当转换电路的电源电压发生变化时，对输出产生的影响，一般用输出数字量的绝对变化量来表示。数字系统的精度和速度最终取决于A/D转换器的转换精度和转换速度，因此转换精度和转换速度是衡量A/D转换器性能的两个重要指标。【A/D转换器的常见类型】通常分为并联比较型和逐次逼近型，如图10-3所示。并联比较型A/D转换器转换速度快，但使用的比较器和触发器较多；逐次逼近型A/D转换器的分辨率高，误差较低，转换速度较快，是应用非常广泛的一种A/D转换器。(a)三位并联比较型ADC电路框图（b）逐次逼近ADC原理框图图10-3ADC常见的类型10章教案授课班级课程名称电子技术基础与技能教学内容10.1.2A/D转换器的典型应用课堂类型学时学时授课时间教学目的1、引脚排列图及各引脚功能说明2、模拟量输入通道选择说明教学重、难点教学重、难点：集成A/D转换器ADC0809的应用教学内容及步骤备注10.1.2A/D转换器的典型应用【集成A/D转换器ADC0809的应用】ADC0809是一种常用的集成A/D转换器，采用逐次逼近型A/D转换原理，采用CMOS单片28个引脚双列直插式封装，能实现8位A/D转换。1．引脚排列图及各引脚功能说明IN0~IN7：8路模拟信号输入端。A2、A1、A0：模拟通道选择器地址输入端，根据其值选择8路模拟信号中的一路进行A/D转换。ALE：地址锁存信号，此端施加正脉冲时，选通A2、A1、A0中的一路模拟信号通过，进行A/D转换。START：启动A/D转换，应在此脚施加正脉冲，在下降沿到达后，开始A/D转换过程。EOC：转换结束输出信号，高电平有效。OE：输入允许信号，高电平有效。CLOCK（CP）：时钟信号输入端，外接时钟频率10~1280kHz。其数值的大小决定A/D转换的速度。Vcc：+5V单电源供电。VREF(+)、VREF（-）：基准电压的正、负极。一般VREF(+)接+5V电源 ，VREF（-）接地。D7~D0：8位数据输出端。图10-4ADC0809转换器引脚图2．模拟量输入通道选择说明ADC0809芯片中23、24、25的三个引脚为（A2、A1、A0）3位地址输入端。当A2、A1、A0三地址输入端进行000~111的8种不同变量组合时，则对应有8路模拟信号中的任何一路被选通进行A/D转换，地址译码与模拟输入通道的选通关系见表10-1。第10章教案授课班级课程名称电子技术基础与技能教学内容技能训练10-1用ADC0809构成A/D转换器课堂类型学时学时授课时间教学目的1、了解集成A/D转换器ADC0809的性能及工作原理2、掌握A/D转换器ADC0809的正确使用方法教学重、难点教学重、难点：掌握A/D转换器ADC0809的正确使用方法教学内容及步骤备注【训练内容及步骤】1．电路制作按图10-5连接电路，图10-6是ADC0809实现A/D转换实物图。在CP端接信号发生器脉冲信号（f=100kHz），8路输入模拟信号为1~4.5V,由+5V电源经电阻R（R=1KΩ）分压组成；A/D转换结果D0~D7接逻辑电平显示器输入插口。A0、A1、A2地址端接逻辑电平输出插口。图10-5运用ADC0809实现A/D转换2．电路调试（1）连好电路检查无误后接通电源，在启动端（START）加一个正脉冲下降沿，即开始A/D转换