模拟量输出通道资料课件

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1、2.4 2.4 模拟量输出通道模拟量输出通道本节要点本节要点1.1.模拟量输出通道的一般结构模拟量输出通道的一般结构 2.2.8 8位位D/AD/A转换器转换器DAC0832DAC0832的原理及其接口电路的原理及其接口电路 3. 3. D/AD/A转换器的输出方式及其输出电路转换器的输出方式及其输出电路 引引 言言v 在计算机控制系统中，把输入各种通道的信号在计算机控制系统中，把输入各种通道的信号传送给计算机，通过计算机运算和处理后，将结传送给计算机，通过计算机运算和处理后，将结果输出给执行机构，以控制被控对象产生相应的果输出给执行机构，以控制被控对象产生相应的操作。但由于计算机输出的是数字

2、量，而执行机操作。但由于计算机输出的是数字量，而执行机构往往要求模拟量输入，这就需要有相应的环节构往往要求模拟量输入，这就需要有相应的环节把数字量转换成适合于执行机构的模拟量，实现把数字量转换成适合于执行机构的模拟量，实现这一功能的环节就是模拟量输出通道。模拟量输这一功能的环节就是模拟量输出通道。模拟量输出通道的任务出通道的任务-把计算机处理后的数字量信号转把计算机处理后的数字量信号转换成模拟量电压或电流信号，去驱动相应的执行换成模拟量电压或电流信号，去驱动相应的执行器，从而达到控制的目的。器，从而达到控制的目的。 一、模拟量输出通道的一般结构一、模拟量输出通道的一般结构 模拟量输出通道模拟量

3、输出通道( (称为称为D/AD/A通道或通道或AOAO通道通道) )构成构成-一般是由接口电路、数一般是由接口电路、数/ /模转换器模转换器( (简称简称D/AD/A或或DAC)DAC)和放大和放大/ /变换电路等组成变换电路等组成; ; 电路结构电路结构各通道自备各通道自备D/A D/A 转换器形式（图转换器形式（图2.4-1(a)2.4-1(a)）和各通道共用）和各通道共用D/AD/A转换器形式。转换器形式。（图中（图中2.4-1(b)2.4-1(b)） 图 2.4-1接口电路通道1通道nD/AD/AV/IV/I(a) 自备D/A结构PC总线特点：特点：1、一路输出通道使用一个一路输出通道

4、使用一个D/A转换器转换器 2 2、 D/A转换器芯片内部一般都带有数据锁存器转换器芯片内部一般都带有数据锁存器 3 3、 D/A转换器具有数字信号转换模拟信号、信号保持作用转换器具有数字信号转换模拟信号、信号保持作用 4 4、 结构简单，转换速度快，工作可靠，精度较高、通道独立结构简单，转换速度快，工作可靠，精度较高、通道独立 5 5、 缺点是所需缺点是所需D/A转换器芯片较多转换器芯片较多接口电路通道 1通道nD/AV/IV/I多路开关采样保持器采样保持器（b）共享D/A结构PC总线图 2.4-1特点：特点：1、多路输出通道共用一个多路输出通道共用一个D/A转换器转换器 2 2、每一路通道

5、都配有一个采样保持放大器、每一路通道都配有一个采样保持放大器 3 3、 D/A转换器只起数字到模拟信号的转换作用转换器只起数字到模拟信号的转换作用 4 4、采样保持器实现模拟信号保持功能、采样保持器实现模拟信号保持功能 5 5、节省、节省D/A转换器，转换器，但电路复杂，精度差，可靠但电路复杂，精度差，可靠低、占用主低、占用主机时间机时间 二、二、 D/A D/A转换器及其与转换器及其与CPUCPU的接口的接口 1 1D/AD/A转换器的性能指标转换器的性能指标 D/AD/A转换器性能指标是衡量芯片质量的重转换器性能指标是衡量芯片质量的重要参数，也是选用要参数，也是选用D/AD/A芯片型号的依

6、据。主芯片型号的依据。主要性能指标有：要性能指标有： （1 1）分辨率）分辨率 （2 2）转换精度）转换精度 （3 3）偏移量误差）偏移量误差 （4 4）稳定时间）稳定时间（1 1）分辨率）分辨率 分分辨辨率率-是是指指 D/A D/A 转转换换器器能能分分辨辨的的最最小小输输出出模模拟拟增增量量，即即当当输输入入数数字字发发生生单单位位数数码码变变化化时时所所对对应应输输出出模模拟拟量量的的变变化化量量，它它取取决决于于能能转转换换的的二二进进制制位位数数，数数字字量量位位数数越越多多，分分辨辨率率也也就就越越高高 。其其分分辨辨率与二进制位数率与二进制位数n n呈下列关系：呈下列关系：分辨

7、率分辨率 = = 满刻度值满刻度值/ /（2 2n n-1-1）= =V VREF REF / 2/ 2n n（2 2）转换精度）转换精度 转转换换精精度度-是是指指转转换换后后所所得得的的实实际际值值和和理理论论值值的的接接近近程程度度。它它和和分分辨辨率率是是两两个个不不同同的的概概念念。例例如如，满满量量程程时时的的理理论论输输出出值值为为10V10V，实实际际输输出出值值是是在在9.99V10.01V9.99V10.01V之之间间，其其转转换换精精度度为为10mV10mV。对对于于分分辨辨率率很很高高的的D/AD/A转转换换器器并并不不一一定定具具有有很很高高的的精精度。度。 （3 3

8、）偏移量误差）偏移量误差 偏偏移移量量误误差差-是是指指输输入入数数字字量量时时，输输出出模模拟拟量量对对于于零零的的偏偏移移值值。此此误误差差可可通通过过D/AD/A转转换换器器的的外外接接V VREFREF和和电电位位器器加以调整。加以调整。（4）稳定时间 稳稳定定时时间间-是是描描述述D/AD/A转转换换速速度度快快慢慢的的一一个个参参数数，指指从从输输入入数数字字量量变变化化到到输输出出模模拟拟量量达达到到终终值值误误差差1/2LSB1/2LSB时时所所需需的的时时间间。显显然然，稳稳定定时时间间越越大大，转转换换速速度度越越低低。对对于于输输出出是是电电流流的的D/AD/A转转换换器

9、器来来说说，稳稳定定时时间间是是很很快快的的，约约几几微微秒秒，而而输输出出是是电电压压的的D/AD/A转转换换器器，其其稳稳定定时时间间主主要取决于运算放大器的响应时间。要取决于运算放大器的响应时间。2 82 8位位DAC0832DAC0832芯片芯片 DAC0832 DAC0832性能性能一个一个8 8位位D/AD/A转换器转换器电流输出方式电流输出方式稳定时间为稳定时间为1s1s采用采用2020脚双立直插式封装脚双立直插式封装同系列芯片还有同系列芯片还有 DAC0830 DAC0830、DAC0831DAC0831 （2 2） DAC0832 DAC0832工作原理工作原理 DAC083

10、2DAC0832的的原原理理框框图图及及引引脚脚如如图图2-32-3所所示示。DAC0832DAC0832主主要要由由8 8位位输输入入寄寄存存器器、8 8位位DACDAC寄寄存存器器、8 8位位D/AD/A转转换换器器以以及及输输入入控控制制电电路路四四部部分分组组成成。8 8 位位输输入入寄寄存存器器用用于于存存放放主主机机送送来来的的数数字字量量，使使输输入入数数字字量量得得到到缓缓冲冲和和锁锁存存，由由加加以以控控制制；8 8位位DACDAC寄寄存存器器用用于于存存放放待待转转换换的的数数字字量量，加加以以控控制制；8 8位位D/AD/A转转换换器器输输出出与与数数字字量量成成正正比比

11、的的模模拟拟电电流流；由由与与门门、非非与与门门组组成成的的输输入入控控制制电电路路来控制来控制2 2个寄存器的选通或锁存状态。个寄存器的选通或锁存状态。DIDI0 0DIDI7 7：数数据据输输入入线线，其其中中DIDI0 0为为最最低低有有效效位位LSB LSB ，DIDI7 7为为 最最高高有效位有效位MSBMSB。CSCS：片片选选信信号号，和和ILEILE共共同同对对WR1WR1能能否否起起作作用用进进行行控控制制，输输入入线线，低电平有效。低电平有效。WR1WR1：写写信信号号1 1，将将数数据据输输入入并并锁锁存存在在输输入入寄寄存存器器中中输输入入线线，低低电电平有效。平有效。

12、WR2WR2：写写信信号号2 2，将将锁锁存存于于输输入入寄寄存存器器的的数数字字传传递递到到DACDAC寄寄存存器器，XFERXFER必须同时有效。必须同时有效。 （3 3） DAC0832 DAC0832管脚功能管脚功能ILEILE：输入允许锁存信号，输入线，高电平有效：输入允许锁存信号，输入线，高电平有效 当当ILEILE、 CSCS和和WR1WR1同时有效时，同时有效时，8 8位输入寄存器端为高电平位输入寄存器端为高电平“1”“1”，此时寄存器的输出端，此时寄存器的输出端Q Q跟随输入端跟随输入端D D的电平变化；反的电平变化；反之，当端为低电平之，当端为低电平“0”“0”时，原时，原

13、D D 端输入数据被锁存于端输入数据被锁存于Q Q端，在此期间端，在此期间D D端电平的变化不影响端电平的变化不影响Q Q端。端。 XFER (Transfer Control Signal):XFER (Transfer Control Signal):传送控制信号，输传送控制信号，输入线，低电平有效。入线，低电平有效。V VREFREF：基准电压源端，输入线，：基准电压源端，输入线， 10 VDC 10 VDC 10 VDC10 VDC。V VCCCC：工作电压源端，输入线，：工作电压源端，输入线， 5 VDC 5 VDC 15 VDC15 VDC。 I IOUT1OUT1：DACDAC电

14、电流流输输出出端端1 1，DACDAC寄寄存存器器全全为为1 1时时，输输出出电电流流最最大大，为为0 0时时输输出出电电流流为为0 0。一一般般作作为为运运算算放放大大器器差动输入信号之一。差动输入信号之一。I IOUT2OUT2：DACDAC电电流流输输出出端端2 2，I IOUT2OUT2 = =常常数数- - I IOUT1OUT1 ，所所以以和和I IOUT1OUT1构构成成互互补补输输入入关关系系，一一般般作作为为运运算算放放大大器器另另一一个差动输入信号。个差动输入信号。 R Rfbfb：反反馈馈电电阻阻，固固化化在在芯芯片片内内的的反反馈馈电电阻阻连连接接端端，作作为为外外部部

15、运运算算放放大大器器的的分分路路反反馈馈电电阻阻，为为DACDAC提提供供电电压输出，用于连接运算放大器的输出端。压输出，用于连接运算放大器的输出端。 ( (2)2)DAC0832输出方式输出方式 多数多数D/AD/A转换芯片输出的是弱电流信号，要驱动转换芯片输出的是弱电流信号，要驱动后面的自动化装置，需在电流输出端外接运算放后面的自动化装置，需在电流输出端外接运算放大器。根据不同控制系统自动化装置需求的不同，大器。根据不同控制系统自动化装置需求的不同，输出方式可以分为电压输出、电流输出以及自动输出方式可以分为电压输出、电流输出以及自动/ /手动切换输出等多种方式。手动切换输出等多种方式。 电

16、压输出方式电压输出方式 由于系统要求不同，电压输出方式又由于系统要求不同，电压输出方式又可分为单极性输出和双极性输出两种形式。可分为单极性输出和双极性输出两种形式。下面以下面以8 8位的位的DAC0832DAC0832芯片为例作一说明。芯片为例作一说明。 1 1DAC单极性输出单极性输出 式中：式中：V VREFREF/256/256是常数是常数 显然，显然，V VOUTOUT和和 B B 成正比关系，输入数字量成正比关系，输入数字量 B B 为为 00H 00H 时，时，V VOUTOUT也为也为 0 0 ；输入数字量；输入数字量 B B 为为FFHFFH即即255255时，时，V VOUT

17、OUT 为与为与 V VREFREF 极性相反的最大值极性相反的最大值。 DACDAC单极性输出方式如图单极性输出方式如图 2.2-7 2.2-7 所示，由式可得输出电压所示，由式可得输出电压V VOUTOUT的单极性输出表达式为：的单极性输出表达式为：2 2DACDAC双极性输出方式双极性输出方式 DAC DAC双极性输出方式如图双极性输出方式如图 2.2-8 2.2-8 所示。所示。A A1 1 和和 A A2 2 为运算放大器，为运算放大器，A A点为虚地，故可得：点为虚地，故可得： 解上述方程可得双极性输出表达式：解上述方程可得双极性输出表达式： ( (2.2-3) )图中运放图中运放

18、 A A2 2 的作用是将运放的作用是将运放 A A1 1 的单向输出变的单向输出变为双向输出。当输入数字量小于为双向输出。当输入数字量小于 80 H 80 H即即128128时，时，输出模拟电压为负；当输入数字量大于输出模拟电压为负；当输入数字量大于 80 H 80 H即即128128时，输出模拟电压为正。其它时，输出模拟电压为正。其它n n位位D/AD/A转换器转换器的输出电路与的输出电路与DAC0832 DAC0832 相同，计算表达式中只要相同，计算表达式中只要把把 2 28-18-1改为改为2 2n n-1-1即可。即可。 或或 电流输出方式电流输出方式 因为电流信号易于远距离传送，

19、且不易受干扰，特因为电流信号易于远距离传送，且不易受干扰，特别是在过程控制系统中，自动化仪表只接收电流信号，所别是在过程控制系统中，自动化仪表只接收电流信号，所以在微机控制输出通道中常以电流信号来传送信息，这就以在微机控制输出通道中常以电流信号来传送信息，这就需要将电压信号再转换成电流信号，完成电流输出方式的需要将电压信号再转换成电流信号，完成电流输出方式的电路称为电路称为V/IV/I变换电路。变换电路。电流输出方式电流输出方式一般有两种形式：一般有两种形式： 1 1普通运放普通运放V/IV/I变换电路变换电路 2 2集成转换器集成转换器V/IV/I变换电路变换电路 1 1普通运放普通运放V/

20、IV/I变换电路变换电路 （1 1）0 10 mA0 10 mA的输出的输出 +-Vin010 VAT1T2I0Vf+ +VsR1R2R3R4R5R6RfRL图图 2.2-9 0 10 V/ 010 mA的变换电路的变换电路 图图2.2-92.2-9为为010 V/010 mA010 V/010 mA的变换电路，由运放的变换电路，由运放A A和三极管和三极管T T1 1、T T2 2组成，组成，R R1 1 和和 R R2 2是输入电阻，是输入电阻，R Rf f 是反馈电阻，是反馈电阻，R RL L是负载的等效电阻。输入电压是负载的等效电阻。输入电压V Vin in 经输入经输入电阻进入运算放

21、大器电阻进入运算放大器A A，放大后进入三极管，放大后进入三极管T T1 1、T T2 2。由于。由于T T2 2射极接有反馈电阻射极接有反馈电阻R R f f，得到反馈电压，得到反馈电压V Vf f加至输入端，形成运放加至输入端，形成运放A A的差动输入信号。该变换电路由于具的差动输入信号。该变换电路由于具有较强的电流反馈，所以有较好的恒流性能。有较强的电流反馈，所以有较好的恒流性能。 输入电压输入电压 V Vin in 和输出电流和输出电流 I Io o 之间关系如下：之间关系如下： 若若 R R3 3、R R4 4R Rf f、R RL L，可以认为，可以认为 I Io o 全部流经全部

22、流经 R Rf f，由此可得由此可得: : V V V VininRR4 4/ /（R R1 1R R4 4）I Io oRRL LRR1 1 / /（R R1 1R R4 4） V V I Io o（R Rf fR RL L）RR2 2 / /（R R2 2R R3 3） 对于运放，有对于运放，有V V V V，则，则 V VininRR4 4/ /（R R1 1R R4 4）I Io oRRL LRR1 1 / /（R R1 1R R4 4）= I= Io o（R Rf fR RL L）RR2 2 / /（R R2 2R R3 3） 若取若取R R1 1 = R= R2 2 ，R R3 3

23、 = R= R4 4，则由上式整理可得，则由上式整理可得 I Io o = V = VininRR3 3 / /（R R1 1RRf f ） （3-63-6） 可以看出，输出电流可以看出，输出电流 I Io o 和输人电压和输人电压 V Vinin 呈线性对呈线性对应的单值函数关系。应的单值函数关系。 R R3 3 / /（R R1 1RRf f）为一常教，与其他参数无）为一常教，与其他参数无关。关。 若取若取V Vinin 0 010 V10 V，R R1 1 = R= R2 2 = 100 k= 100 k，R R3 3 = R= R4 4 =20 k=20 k，R Rf f 200 20

24、0 ，则输出电流，则输出电流I Io o = 0 10 mA= 0 10 mA。（2 2） 4 20 mA 4 20 mA的输出的输出 图为1 5 V/ 4 20 mA的变换电路，两个运放A1、A2均接成射极输出形式。+-A1+-A2T2T1T3Vin15VR1R2RfRLR3CIfI2I0I1V1V2+Vs图图 2.2-10 15V/420mA的变换电路的变换电路V3 在稳定工作时在稳定工作时 Vin V1; 所以所以 I1 = V1 /R1 = Vin /R1 又因为又因为 I1 I2 所以所以 Vin /R1 = I2 =（VS - V2 ）/ R2 即即 V2 =VS - VinR2/

25、 R1在稳定状态下在稳定状态下，V2 V3，If Io， 故故 Io If =（VS - V3 ）/ Rf = （VS - V2 ）/ Rf 将上式代入得将上式代入得 Io = （VS - VS + VinR2/ R1）/ Rf = VinR2/（R1Rf）（）（3-7） 其中其中 R R1 1 、R R2 2 、R Rf f 均为精密电阻，所以输出电流均为精密电阻，所以输出电流 I Io o 线性比线性比例于输入电压例于输入电压V Vinin，且与负载无关，接近于恒流。，且与负载无关，接近于恒流。 若若R1 =5 k，R2 =2 k，R3 =100 ，当当 Vin =15 V 时时输出输出电

26、流电流Io = 420 mA。2 2集成转换器集成转换器V/IV/I变换电路变换电路 图图2.2-112.2-11是集成是集成V/IV/I转换器转换器ZF2B20ZF2B20的引脚图，采用单的引脚图，采用单正电源供电，电源电压范围为正电源供电，电源电压范围为101032V32V，ZF2B20ZF2B20的输入电的输入电阻为阻为10K10K，动态响应时间小于，动态响应时间小于25S25S，非线性小于土，非线性小于土 0.0250.025。 图图2.2-11 2.2-11 集成集成V/IV/I转换器转换器ZF2B20ZF2B20的引脚图的引脚图 通过通过ZF2B20ZF2B20可以产生一个与输入电

27、压成比例的输出电流，其可以产生一个与输入电压成比例的输出电流，其输入电压范围是输入电压范围是0 010V10V，输出电流是，输出电流是4 420mA20mA。它的特点是低漂移，。它的特点是低漂移，在工作温度为在工作温度为-25-258585范围内，最大温漂为范围内，最大温漂为0.0050.005/。利用。利用 ZF2B20ZF2B20实现实现V/IV/I转换的电路非常简单，转换的电路非常简单，图图2.2-122.2-12（a a）所示电路）所示电路是一是一种带初值校准的种带初值校准的0 010V10V到到4 420mA20mA的转换电路；的转换电路；图图2.2-122.2-12（b b）则是则

28、是一种带满度校准的一种带满度校准的0 010V10V到到0 010mA10mA的转换电路。的转换电路。 自动自动/ /手动输出方式手动输出方式 如图如图2-132-13所示，是在普通运放所示，是在普通运放V/IV/I变换电路的基础上，增变换电路的基础上，增加了自、手动切换开关加了自、手动切换开关K K1 1、K K2 2、K K3 3和手动增减电路与输出跟踪和手动增减电路与输出跟踪电路。电路。图图 2.2-13 带自动带自动/手动切换的手动切换的V/I变换电路变换电路 1 1自动自动/ /手动状态下的手动状态下的V/IV/I变换变换（1 1）当开关处于自动（）当开关处于自动（A A）状态时，运

29、放）状态时，运放A A2 2与与A A1 1接通，形成一个接通，形成一个电压比较型跟随器。电压比较型跟随器。当当V Vf f V Vi i时，电路能自动地使输出电流增大时，电路能自动地使输出电流增大或减小，最终使或减小，最终使V Vf f = =V Vi i，于是有，于是有 I IL L= =V Vi i/ /（R R9 9+ +W W） （2-62-6） 从上式可以看出，只要电阻从上式可以看出，只要电阻R R9 9、W W稳定性好，稳定性好，A A1 1、A A2 2具有较好的增益，具有较好的增益，该电路就有较高的线性精度。当该电路就有较高的线性精度。当R R9 9+ +W W500500或

30、或250250时，输出电流时，输出电流I IL L就以就以 0 010mA10mA或或4 420mA20mA的直流电流信号线性地对应的直流电流信号线性地对应V Vi i的的0 05V5V或或1 15V5V的直流电压信号。的直流电压信号。 （2 2）当开关处于手动（）当开关处于手动（H H）状态时，此时运放）状态时，此时运放A A2 2与与A A1 1断开，成为断开，成为一个保持型反相积分器。一个保持型反相积分器。当按下当按下“增增”按钮时，按钮时，V V2 2以一定的速率以一定的速率上升，从而使上升，从而使I IL L也以同样的速率上升；当按下也以同样的速率上升；当按下“减减”按钮时，按钮时，

31、V V2 2以一以一定的速率下降，定的速率下降，I IL L也以同样的速率下降。负载也以同样的速率下降。负载R RL L（一般为电动调节阀）（一般为电动调节阀）上的电流上的电流I IL L的升降速率取决于的升降速率取决于R R6 6、R R7 7、C C和电源电压和电源电压EE的大小，而手的大小，而手动操作按钮的时间长短决定输出电流动操作按钮的时间长短决定输出电流I IL L的大小。的大小。 2 2自动自动/ /手动双向无扰动切换手动双向无扰动切换（1 1）自动到手动的切换：）自动到手动的切换：当开关当开关K K1 1、K K2 2、K K3 3都从自动（都从自动（A A）切）切换为手动（换为

32、手动（H H）时，）时，“增增”、“减减”两按钮处于断开状态，两按钮处于断开状态，运放运放A A2 2为一高输入阻抗保持器，则为一高输入阻抗保持器，则A A2 2的输出的输出V V2 2几乎保持不几乎保持不变，从而维持输出电流变，从而维持输出电流I IL L恒定。恒定。（2 2）手动到自动的切换：）手动到自动的切换：在每个控制周期，计算机首先由数在每个控制周期，计算机首先由数字量输入通道（字量输入通道（DIDI）读入开关）读入开关K K2 2的状态，以判断输出电的状态，以判断输出电路是处于手动状态或是自动状态。若是自动状态，则程路是处于手动状态或是自动状态。若是自动状态，则程序执行本回路预先规

33、定的控制运算，输出序执行本回路预先规定的控制运算，输出V Vi i并通过并通过V/IV/I变变换输出电流换输出电流I IL L；若为手动状态，则首先由；若为手动状态，则首先由A/DA/D通道读入通道读入V Vf f并转换为数字信号，然后原封不动地将此数字信号送出，并转换为数字信号，然后原封不动地将此数字信号送出，由由D/AD/A转换为电压信号送至输出电路的输入端转换为电压信号送至输出电路的输入端V Vi i，这样就，这样就使使V Vi i始终与始终与V Vf f相等。相等。 DAC0832DAC0832接口电路接口电路nDAC0832DAC0832与单片机与单片机MCS-51MCS-51有两种

34、基本的接口有两种基本的接口方法：方法： （1 1）单缓冲器接法）单缓冲器接法 （2 2）双缓冲器同步接法）双缓冲器同步接法0832单缓冲器方式单缓冲器方式（1 1）单缓冲器方式接口）单缓冲器方式接口若系统中有一路若系统中有一路D/AD/A转换或多路转换但不转换或多路转换但不要求同步时，可采用单缓冲器方式接口，要求同步时，可采用单缓冲器方式接口，如图所示，将如图所示，将ILEILE接接+5V,CS+5V,CS、XFERXFER都与地都与地址线相连，址线相连，WR1WR1，WR2WR2都由都由8031WR8031WR的控制。的控制。当选通当选通08320832后，只要输出后，只要输出WRWR控制信

35、号，控制信号，08320832就能进一步完成数字量的输入锁存就能进一步完成数字量的输入锁存和和D/AD/A转换输出。转换输出。（2 2）双缓冲器方式接口）双缓冲器方式接口 对于多路对于多路D/AD/A转换接口，要求同步进行转换接口，要求同步进行D/AD/A转换输出时，必须采用双缓冲器同步方式接法，转换输出时，必须采用双缓冲器同步方式接法，使数字量的输入锁存和使数字量的输入锁存和D/AD/A转换输出分两步完转换输出分两步完成，即成，即CPUCPU经数据总线分时向各路经数据总线分时向各路D/AD/A转换器输转换器输入要转换的数字量，并锁存在各路入要转换的数字量，并锁存在各路D/AD/A转换器转换器

36、 的输入寄存器中，然后的输入寄存器中，然后CPUCPU对所有的对所有的D/AD/A转换器转换器发出控制信号，使各个发出控制信号，使各个D/AD/A转换器输入寄存器转换器输入寄存器中的数据同时输入中的数据同时输入DACDAC寄存器，实现多路同步寄存器，实现多路同步转换输出转换输出 D/A转换模板 2.2.4.1 2.2.4.1 D/AD/A转换模板的通用性转换模板的通用性 2.2.4.2 D/A2.2.4.2 D/A转换模板的设计举例转换模板的设计举例 三、三、D/A转换模板 1 D/A1 D/A转换模板的通用性转换模板的通用性 为了便于系统设计者的使用，为了便于系统设计者的使用，D/AD/A转

37、换模板应具转换模板应具有通用性，有通用性， 它主要体现在三个方面：它主要体现在三个方面： 1 1符合总线标准符合总线标准 2 2接口地址可选接口地址可选 3 3输出方式可选输出方式可选 （1 1）符合总线标准）符合总线标准 这里的总线是指计算机内部的总线结构这里的总线是指计算机内部的总线结构,D/A ,D/A 转转换模板及其它所有电路模板都应符合统一的总线标换模板及其它所有电路模板都应符合统一的总线标准，以便设计者在组合计算机控制系统硬件时准，以便设计者在组合计算机控制系统硬件时, , 只只需往总线插槽上插上选用的功能模板而无需连线，需往总线插槽上插上选用的功能模板而无需连线，十分方便灵活。例

38、如，十分方便灵活。例如，STDSTD总线标准规定模板尺寸为总线标准规定模板尺寸为165114mm165114mm，模板总线引脚共有，模板总线引脚共有5656根，并详细规定根，并详细规定了每只引脚的功能。了每只引脚的功能。（2 2）接口地址可选）接口地址可选 一套控制系统往往需配置多块功能模板，一套控制系统往往需配置多块功能模板，或者同一种功能模板可能被组合在不同的系或者同一种功能模板可能被组合在不同的系统中。因此，每块模板应具有接口地址的可统中。因此，每块模板应具有接口地址的可选性。一般接口地址可由基址选性。一般接口地址可由基址( (或称板址或称板址) )和和片址片址( (或称口址或称口址)

39、)组成。组成。 （3）输出方式可选 为了适应不同控制系统对执行器的不同需求，为了适应不同控制系统对执行器的不同需求，D/AD/A转换模板往往把各种电压输出和电流输出方式组转换模板往往把各种电压输出和电流输出方式组合在一起，然后通过短接柱来选定某一种输出方式。合在一起，然后通过短接柱来选定某一种输出方式。 一个实际的一个实际的D/AD/A转换模板，供用户选择的输出范转换模板，供用户选择的输出范围常常是：围常常是：05V05V、010V010V、5V5V、010mA010mA、420mA420mA等。等。 2 D/A2 D/A转换模板的设计举例转换模板的设计举例 v 1 1、D/A D/A 转换模

40、板的设计原则转换模板的设计原则v 2 2、D/A D/A 转换模板的设计步骤转换模板的设计步骤v 3 3、8 8路路8 8位位D/AD/A转换模板实例转换模板实例 1 1、D/A D/A 转换模板的设计原则转换模板的设计原则D/A 转换模板设计主要考虑以下几点：(1)(1)安全可靠：尽量选用性能好的元器件，并采用光电隔离安全可靠：尽量选用性能好的元器件，并采用光电隔离技术。技术。(2)(2)性能性能/ /价格比高：既要在性能上达到预定的技术指标，又价格比高：既要在性能上达到预定的技术指标，又要在技术路线、芯片元件上降低成本。要在技术路线、芯片元件上降低成本。 (3)(3)通用性：通用性：D/A

41、D/A转换模板应符合总线标准，其接口地转换模板应符合总线标准，其接口地 址及址及输出方式应具备可选性。输出方式应具备可选性。 2 2、D/A D/A 转换模板的设步骤转换模板的设步骤D/AD/A转换模板的设计步骤是：转换模板的设计步骤是：确定性能指标确定性能指标设计电路原理图设计电路原理图设计和制造印制线路板设计和制造印制线路板最后焊接和调试电路板最后焊接和调试电路板 3 3、8 8路路8 8位位D/AD/A转换模板实例转换模板实例 上图给出了上图给出了8 8路路8 8位位D/AD/A转换模板的结构组成框图转换模板的结构组成框图，它是按照总线接口逻辑、它是按照总线接口逻辑、I/OI/O功能逻辑

42、和功能逻辑和I/OI/O电气接电气接口等三部分布局电子元器件的。图中，总线接口逻口等三部分布局电子元器件的。图中，总线接口逻辑部分主要由数据缓冲与地址译码电路组成，完成辑部分主要由数据缓冲与地址译码电路组成，完成8 8路通道的分别选通与数据传送；路通道的分别选通与数据传送；I/OI/O功能逻辑部分由功能逻辑部分由8 8片片DAC0832DAC0832组成，完成数模转换；而组成，完成数模转换；而I/OI/O电气接口部电气接口部分由运放与分由运放与V/IV/I变换电路组成，实现电压或电流信号变换电路组成，实现电压或电流信号的输出。的输出。 设设8 8路路D/AD/A转换的转换的8 8个输出数据存放

43、在内存数据段个输出数据存放在内存数据段BUF0BUF7BUF0BUF7单元中，主过程已装填单元中，主过程已装填DSDS， 8 8 片片DAC0832DAC0832的通道口地址为的通道口地址为38H3FH38H3FH，分别存放在从，分别存放在从CH0CH0开始的开始的8 8个连续单元中，该个连续单元中，该D/AD/A转换转换模板的接口子程序：模板的接口子程序： DOUT PROC NEAR DOUT PROC NEAR MOV CX MOV CX，8 8 MOV BX MOV BX，OFFSET BUF0OFFSET BUF0 NEXT NEXT： MOV AL MOV AL，BXBX OUT

44、CH0 OUT CH0，ALAL INC CH0 INC CH0 INC BX INC BX LOOP NEXT LOOP NEXT RET RET DOUT ENDP DOUT ENDP 本节小结本节小结 本节介绍了模拟量输出通道的结构组成，讨本节介绍了模拟量输出通道的结构组成，讨论了其核心部件论了其核心部件D/AD/A转换器的工作原理、转换器的工作原理、功能特性，重点分析了功能特性，重点分析了8 8位位D/AD/A转换器转换器DAC0832DAC0832的原理组成及其与的原理组成及其与PCPC总线的接口电路，以及适总线的接口电路，以及适用于现场各种驱动装置的电压、电流与自动用于现场各种驱动

45、装置的电压、电流与自动/ /手动控制输出电路，并说明输入输出模板的通手动控制输出电路，并说明输入输出模板的通用性及用性及D/AD/A转换模板的结构框图。转换模板的结构框图。思考题思考题 1 1、画图说明模拟量输出通道的功能、各组成部分及其作用。、画图说明模拟量输出通道的功能、各组成部分及其作用。2 2、D/AD/A转换器的性能指标有哪些？转换器的性能指标有哪些？3 3、结合图、结合图2.2-32.2-3，分析说明，分析说明DAC0832DAC0832的内部结构组成及其作用。的内部结构组成及其作用。4 4、结合图、结合图2.2-52.2-5分析说明由分析说明由DAC0832DAC0832组成的单

46、缓冲接口电路的组成的单缓冲接口电路的工作过程，编写完成一次工作过程，编写完成一次D/AD/A转换的接口程序。转换的接口程序。5 5、结合图、结合图2.2-62.2-6分析说明由分析说明由DAC1210DAC1210组成的接口电路的工作过组成的接口电路的工作过程，编写完成一次程，编写完成一次D/AD/A转换的接口程序。转换的接口程序。 思考题思考题 6 6、简单说明简单说明D/AD/A转换输出电路有几种输出方式。转换输出电路有几种输出方式。 7 7、结合图、结合图2.2-132.2-13分析说明自动分析说明自动/ /手动双向无扰动切换过程。手动双向无扰动切换过程。 8 8、结合图、结合图2.2-32.2-3，分析说明，分析说明DAC0832DAC0832的内部结构组成及其作用。的内部结构组成及其作用。9 9、结合图、结合图2.2-142.2-14分析说明基址与片址的译码过程。分析说明基址与片址的译码过程。 1010、结合图、结合图2.2-152.2-15分析说明分析说明D/AD/A转换模板的结构组成及各部分转换模板的结构组成及各部分逻辑功能。逻辑功能。