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1、第11讲 MCS-51的模拟量输入输出电气工程系 赵志衡 E-mail:Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.1课程主要内容 ADC及DAC的基本原理及性能指标 A/D转换的实现
2、（ADC0809） D/A转换的实现（DAC0832）Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2非电物理量（温度、压力、流量、速度等），须 经传感器转换成模拟电信号（电压或电流），
3、再转 换成数字量，才能在单片机中处理。A/D转换器（ADC）：模拟量数字量的器件， D/A转换器（DAC）：数字量模拟量的器件。数字量，也常常需要转换为模拟信号。只需合理选用商品化的大规模ADC、DAC芯片，了 解引脚及功能以及与单片机的接口设计。概述Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004
4、-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.3ADC的基本原理及性能指标模拟量转换成数字量，便于计算机进行处理。随着超大规模集成电路制造技术的飞速发展，大 量结构不同、性能各异的A/D转换芯片应运而生。Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyr
5、ight 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.41.A/D转换器的分类根据转换原理可将A/D转换器分成两大类 （1）直接型A/D转换器（2）间接型A/D转换器。Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-201
6、1 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.5常见的A/D转换器工作原理 逐次逼近式A/D转换器 将输入模拟信号与推测信号比较，调节推测信号 逼近输入信号，直至两者相等 双积分式A/D转换器 采用输入模拟信号与标准电压反向积分的方法， 完成模拟信号的转换 V/F变换式A/D转换器 将输入模拟信号转化为线性对应的频率信号，通 过测量频率实现模拟信号的转化Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0
7、.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.6应用特点逐次比较型:精度、速度和价格都适中，是最常用 的A/D转换器件。双积分型:精度高、抗干扰性好、价格低廉,但转换速度 慢，得到广泛应用。V/F转换型:适于转换速度要求不太高，远距离信号传输 。Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for
8、 .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.72. A/D转换器的主要技术指标(1)转换时间和转换速率完成一次转换所需要的时间。转换时间的倒数为转 换速率。逐次比较式：0.4s，速率为2.5M次/s。(2) 分辨率用输出二进制位数或BCD码位数表示。例如AD574， 二进制12位，即用212个数进行量化，分辨
9、率为1LSB， 百分数表示1/212=0.24。又如双积分式A/D转换器MC14433, 分辨率为三位半。 若满字位为1999，其分辨率为1/1999=0.05%。 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 As
10、pose Pty Ltd.8量化过程引起的误差为量化误差，是由于有限位数字对模拟 量进行量化而引起的误差。量化误差理论上规定为1个单位分辨 率，提高分辨率可减少量化误差。（3）转换精度定义为一个实际ADC与一个理想ADC在量化值上的差。可用 绝对误差或相对误差表示。l绝对精度在转换器中，任何数码所对应的实际模拟电压与 其理想电压值之差的最大值称为绝对精度 l相对精度绝对精度的百分数表示Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created wi
11、th Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.93. A/D转换器的选择按输出代码的有效位数分:8位、10位、12位等。按转换速度分为超高速（1ns）、高速（1s）中速（1ms）、低速（1s）等。A/D转换器的发展趋势：为适应系统集成需要，将 多路转换开关、时钟电路、基准电压源、二/十进制 译码器和转换电路集成在一个芯片内，为用户提供方 便。Evaluation only.Evaluation
12、only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.10（1）A/D转换器位数的确定系统总精度涉及的环节较多：传感器变换精度、 信号预处理电路精度和A/D转换器及输出电路、控制 机构精度，还包括软件控制算法。A/D转换器的位数至少要比系统总精度要
13、求的最低分辨率高 1位，位数应与其他环节所能达到的精度相适应。只要不低于它们就行，太高无意义，且价高。8位以下：低分辨率，912位：中分辨率，13位以上：高分 辨率。Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 As
14、pose Pty Ltd.11（2）A/D转换器转换速率的确定从启动转换到转换结束，输出稳定的数字量，需要一 定的时间，这就是A/D转换器的转换时间。低速：转换时间从几ms到几十ms 。中速：逐次比较型的A/D转换器的转换时间可从几s100s左右。高速：转换时间仅20100ns。适用于雷达、数字通讯、实时光谱分析、实时瞬态纪录、视频数字转换系统等。Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides fo
15、r .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.12（3）是否加采样保持器直流和变化非常缓慢的信号可不用采样保持器。 其他情况都要加采样保持器。Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Prof
16、ile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.13（4）工作电压和基准电压 选择使用单一+5V工作电压的芯片，与单 片机系统共用一个电源比较方便。 基准电压源是提供给A/D转换器在转换时 所需要的参考电压，在要求较高精度时 ，基准电压要单独用高精度稳压电源供 给。Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.14ADC0809接口电路
