第七章 模数、数模转换.ppt

1、第七章 A/D、D/A转换,7.1 概述 7.2 D/A转换 7.3 A/D转换 7.4 采样保持电路 7.5 多路转换开关,7.1 概述,7.2 D/A转换,7.2.1 数/模转换的原理 1. 运算放大器的工作特点和原理 特点 ： 开环放大倍数非常高 输入阻抗非常大 输出阻抗很小,运算放大器的原理 (a) 运算放大器的输入和输出 (b) 带反馈电阻的运算放大器 (c) 输入端有4个支路的运算放大器由此可求得带有反馈电阻的运算放大器的放大倍数为,2. 由T型电阻网络和运算放大器构成的D/A转换器,(a)最简单的D/A转换器 (b) 阶梯波电压,3. 分辨率和精度,分辨率=1/(2n-1)：阶梯

2、波的每一级增量对应输入数据的最低数位1。在D/A转换时，将最低位增1所引起的增量和最大输入量的比值。 绝对转换精度：每个输出电压接近理想值的程度。和标准电源的精度、权电阻的精度有关。 相对转换精度：绝对转换精度相对于满量程输出的百分数，有时也用最低位(LSB)的几分之几表示。如：1/2LSB=1/2n+1 转换速率：大信号工作时，模拟输出电压的最大变化速度，V/。 建立时间：大信号工作时，模拟输出电压达到某个规定范围时所需要的时间。一般指：+-1/2LSB。,线性误差：偏离理想转换特性的最大值称为线性误差。线性误差一般用模拟量和理想值的最大差值折合成数字输入量表示。如1个LSB。,4. T型权

3、电阻网络,采用T型电阻网络的D/A转换器： V0 = -VREF/2R * R0 *(D0/1+D1/2+D2/4+D3/8),7.2.2 数/模转换器件和有关电路,1. 不带数据输入寄存器的D/A芯片的使用,不带数据输入寄存器的D/A转换器的连接,超过8位的D/A转换器的连接,D/A转换器通过两级数据缓冲器和总线相连的示意图,输出程序,MOVAL,DATAL OUTPORTL,AL MOVAL,DATAH OUTPORTH,AL OUTPORT,AL,2. 带有数据输入寄存器的D/A芯片的使用,DAC0832的功能示意图,DAC0832对数据进行锁存的方法： 输入寄存器锁存 DAC寄存器锁存

4、 下图是DAC0832的引脚图,CS: 片选信号 ILE: 允许锁存信号 WR1: 写信号1 WR2: 写信号2 XFER: 传送控制信号 DI7DI0: 8位的数据输入端IOUT1: 模拟电流输出端,全1时输出电流最大；IOUT2: 模拟电流输出，IOUT1 + IOUT2 = 常数；RFB: 反馈电阻引出，内部已有反馈电阻； VREF: 参考电压，-10v-+10v,和电阻网络相连；VCC: 电源，+5-+15v,最佳+15v;AGND: 模拟地 DGND: 数字地,DAC0832的外部连接,在使用D/A、A/D转换芯片时，必须正确处理地线的连接问题，他们是模拟电路和数字电路并存的芯片。要

5、用两组独立的电源供电，避免数字信号干扰模拟信号。,地线的连接方法,用软件来实现D/A转换,例1，实现一次D/A转换。 MOV BX，1000H ；假设数据放在1000H中 MOV AL，BX；数据送AL中 MOV DX，PORTA ；PORTA为D/A端口号 OUT DX,AL,例2，产生一个锯齿电压。 MOV DX，PORTA；PORTA为D/A端口号 MOV AL，0FFH；初值为0FFH ROTATE：INC AL OUT DX，AL；往D/A输出数据 JMP ROTATE 对于波形的周期问题，可以采用延时的方法调整； 可输出多种不同的波形；(如负相锯齿波，正弦波等）,7.3 A/D转换

6、,7.3.1 模/数转换涉及的参数 转换精度：实际输出接近理想输出的程度；通常用数字量的最低有效位(LSB)来表示。设数字量的最低有效位对应于模拟量，这时，我们称为数字量的最低有效位的当量。如果模拟量在+- /2范围内都产生对应的唯一的数字量，那么，这个A/D转换器的精度为+-0LSB。 转换率：完成一次A/D转换所需时间的倒数。 分辨率：表明能够分辨最小的量化信号的能力。通常用数位表示。,7.3.2 模/数转换的方法和原理,1. 计数式A/D转换,2. 双积分式A/D转换,(a)电路工作原理 (b) 双积分原理,3. 逐次逼近式A/D转换,4. 用软件和D/A转换器来实现A/D转换,程序如下

7、： START: XOR AX，AX；累加器清零 MOV BL，80H；初值为80H MOV CX，08H；计数初值为8 AGAIN: ADD AL，BL；计算试探值 MOV BH，AL；保留试探值 OUT PORTA，AL；PORTA是锁存器地址 IN AL，PORTS；PORTS是输入端口的地址 AND AL，01 ；取状态位 JZ END1 ；如状态位为0，则保存此位 MOV AL，BL,NOTAL；求反 ANDAL，BH；使试探位为0 MOVBH，AL；保存试探值 END1:ROR BL，1；右移，得下一个试探值 MOVAL，BH LOOPAGAIN；继续进行试探和测试 ；后续程序段,

8、7.3.3 模/数转换器和系统连接时要考虑的问题,输入模拟电压的连接: Vin(+), Vin(-): 可单端正、单端负、差动输入； 不同电压等级的引脚的连接； 数据线和系统总线的连接： 具有可控三态门; 没有可控三态门，须通过I/O通道或附加三态门； 8位以上的A/D转换；(字读出、字节分时读出) 启动信号的供给 电平启动信号：整过转换过程中都必须保证启动信号有效；用并行接口发启动信号，使用D触发器； 脉冲启动信号：,转换结束信号以及转换数据的读取： 程序查询方式 中断方式：A/D转换芯片的INTR信号； CPU等待方式：利用CPU的READY引脚； 固定的延迟程序方式：预先知道转换时间,ADC0804和系统总线的连接 启动：CS和WR有效,AD570和系统总线的连接,7.4 采样保持电路,两种状态： 采样状态 保持状态 下图为采样保持电路的原