《电子技术基础》-13

第一节数/模转换一、DAC的基本原理数字量是用代码按数位组合起来表示的，对于有权码，每位代码都有一定的权。为了将数字量转换成模拟量，必须将每1位的代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字—模拟转换。图13一1所示是D/A转换器的输入输出关系框图，Dn一Dn-1是输入的n位二进制数，un是与输入二进制数成比例的输出电压。图13一2所示是一个输入为3位二进制数时D/A转换器的转换特性，它具体而形象地反映了D/A转换器的基本功能。下一页返回第一节数/模转换

二、DAC的主要技术指标1.分辨率DAL的分辨率是说明DAL输出最小电压的能力。它是指最小输出电压(对应的输入数字量仅最低位为1)与最大输出电压(对应的输入数字量各有效位全为1)之比:2.转换精度转换精度是指DAL实际输出模拟电压值与理论输出模拟电压值之差以最大静态转换误差的形式给出，这个误差包含非线性误差、比例系数误差、漂移误差等。通常差值越小，电路的转换精度越高。3.转换时间上一页下一页返回第一节数/模转换转换时间是指DAL从输入数字信号开始转换到输出模拟电压或电流达到稳定值时所用的时间。它是反映DAL工作速度的指标。转换时间越小，工作速度就越高。三、集成DAC举例根据DAL的位数、速度不同，集成电路可以有多种型号。DAC0832是常用的集成DAL，它是用CMOS工艺制成的双列直插式单片8位DAL，可以直接与Z80,8080,8085,MCS51等微处理器相连接。其结构框图和管脚排列如图13一3所示。上一页返回第二节模/数转换

一、A/D转换的基本原理A/D转换用于将模拟电量转换为相应的数字量，它是模拟系统到数字系统的接口电路，按其转换原理可分为直接转换型和间接转换型。A/D转换器在转换期间，要求输入的模拟电压保持不变，因此对连续变化的模拟信号进行模拟转换前，需要对模拟信号进行离散处理，即在一系列选定时间上对输入的模拟信号进行采样，在样值的保持期间内完成对样值的量化和编码，最后输出数字信号。A/D转换分为采样、保持、量化和编码四步完成，如图13一4所示:

二、ADC的主要技术指标常用ADC主要有并联比较型、双积分型和逐次逼近型。其中，并联比较型ADC转换速度最快，但价格贵;双积分型ADC精度高、抗干扰能力强，但速度慢;逐次逼近型速度较快、精度较高、价格适中，因而被广泛采用下一页返回第二节模/数转换1.分辨率分辨率是指DAC输出数字量的最低位变化一个数码时，对应输入模拟量的变化量，常以输出二进制码的位数n来表示。

2.相对精度相对精度是指ADC实际输出数字量与理论输出数字量之间的最大差值。通常用最低有效位LSB的倍数来表示。如才目对精度不大于1/2LSB，就说明实际输出数字量与理论输出数字量的最大误差不超过1/2LSBo3.转换速度上一页下一页返回第二节模/数转换转换速度是指ADC完成一次转换所需要的时间，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。并联型A/D转换器速度最高，约为数纳秒;逐次逼近型A/D转换器速度次之，约为数十微秒，最高可达0.4us;双积分型A/D转换器速度最慢，约为数十毫秒。三、集成ADC举例在单片集成A/D转换器中，逐次比较型使用较多，下面我们以ADC0804介绍A/D转换器及其应用。1.ADC0804引脚及使用说明上一页下一页返回第二节模/数转换ADC0804是CMOS集成工艺制成的逐次比较型A/D转换器芯片。其引脚排列如图13一5所示。它的分辨率为8位，转换时间为100},s,输出电压范围为0一5V,增加某些外部电路后，输入模拟电压可为15V}该芯片内有输出数据锁存器，当与计算机连接时，车令换电路的输出可以直接连接到CPU的数据总线上，无需附加逻辑接口电路

(1)车令换时序。ADC0804控制信号的时序图如图13-6所示，由图可见，各控制信号时序关系为:当CS与WR同为低电平时，A/D转换器被启动，且在WR上升沿后100us模/数转换完成，转换结果存入数据锁存器，同时INTR自动变为低电平，表示本次转换已结束。如CS,RD同时为低电平，则数据锁存器三态门打开，数据信号送出，而在RD高电平到来后三态门处于高阻状态。上一页下一页返回第二节模/数转换(2)零点和满刻度调节。ADC0804的零点无需调整。满刻度调整时，先给输入端加入电压UrN+使满刻度所对应的电压值为

(3)参考电压的调节。在使用A/D转换器时，为保证其转换精度，要求输入电压满量程使用。如输入电压动态范围较小，则可调节参考电压UREF，以保证小信号输入时ADC0804芯片8位的转换精度。(4)接地。模/数、数/模转换电路中要特别注意到地线的正确连接，否则干扰很严重，以致影响转换结果的准确性。A/D,D/A及取样一保持芯片上都提供了独立的模拟地(AGND)和数字地(DGND)。在线路设计中，必须将所有器件的模拟地和数字地分别相连，然后将模拟地与数字地仅在一点上相连接。地线的正确连接方法如图13-7所示。上一页下一页返回第二节模/数转换2.ADC0804的典型应用在现代过程控制及各种智能仪器和仪表中，为采集被控(被测)对象数据以达到由计算机进行实时检测、控制的目的，常用微处理器和A/D转换器组成数据采集系统。单通道微机化数据采集系统的示意图如图13一8所示系统由微处理器、存储器和A/D转换器组成，它们之间通过数据总线(DBUS)和控制总线(CBUS)连接，系统信号采用总线传送方式。上一页返回图13-1D/A转换器的输入输出关系框图返回图13一23位D/A转换器的转换特性返回图13-3集成DA