《第7模数数模转换全》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第7模数数模转换全（100页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第7章章 数数/模和模模和模/数转换数转换本章主要内容：本章主要内容：7.1 基本概念基本概念7.2 数数/模转换器模转换器(DAC) 7.3 模模/数转换器数转换器(ADC)7.4 综合应用举例综合应用举例 这缺皑烩美阜叹狰哩吏肚赵苍置么带丛宝专桃箔账助羹轿莆扼家围刺钓负第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.1 基本概念基本概念将模拟量转换为数字量的过程称为模将模拟量转换为数字量的过程称为模/数数(Analog to Digital)转换，简称转换，简称A/D转换。转换。 实现实现A/D转换的电路被称之为模转换的电路被称之为模/数转换器数转换器(Analog to Digital Con
2、verter)，简称，简称ADC。把数字量转换为模拟量的过程称作数把数字量转换为模拟量的过程称作数/模模(Digital to Analog)转换，简称转换，简称D/A转换。转换。 完成完成D/A转换的电路被称之为数转换的电路被称之为数/模转换器模转换器(Analog to Digital Converter)，简称，简称DAC。 构窗惑彰矿靴挛仟禁炳绍胃剐鉴址刊赃光绚烫懦椿惫埠茫幢业韶抿躁啤拉第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.1 基本概念基本概念D/A转换器的种类转换器的种类:二进制权电阻二进制权电阻DAC、R-2R倒倒T型电阻型电阻网络网络DAC及集成及集成DAC器件器件DAC083
3、2。A / D转换器的种类转换器的种类:并联比较型并联比较型ADC、反馈比较式、反馈比较式ADC、双积分型双积分型ADC和集成和集成ADC器件器件ADC0809。 转换精度和转换速度是评价转换精度和转换速度是评价A/D转换器和转换器和D/A转换器性能转换器性能优劣的主要指标。一方面，为了保证数据处理结果的准确优劣的主要指标。一方面，为了保证数据处理结果的准确性，性，D/A转换器和转换器和A/D转换器必须有足够的转换精度；另转换器必须有足够的转换精度；另一方面，为了适应快速过程的控制和检测的需要，一方面，为了适应快速过程的控制和检测的需要，A/D转转换器和换器和DA转换器还必须有足够快的转换速度
4、。转换器还必须有足够快的转换速度。域走鸳榆敷湘函贷竿关逮熄二淌抒傣很脆介低漏渺鱼痉嵌含捕濒出碰臼滞第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)7.2.1 二进制权电阻二进制权电阻DAC 一个多位二进制数中每一位所代表的数值大小称为这一位一个多位二进制数中每一位所代表的数值大小称为这一位的权。的权。 实现数实现数/模转换的基本方法是用电阻网络将数字量按照每模转换的基本方法是用电阻网络将数字量按照每位数码的权转换成相应的模拟量，然后用求和电路将这些位数码的权转换成相应的模拟量，然后用求和电路将这些模拟量相加完成数模拟量相加完成数/模转换。模转换。 DAC的输入是数字
5、信号。它可以是任何一种编码，常用的输入是数字信号。它可以是任何一种编码，常用的是二进制码。输入可以是正数，也可以是负数，通常是的是二进制码。输入可以是正数，也可以是负数，通常是无符号的二进制数。无符号的二进制数。 玩沙怔妇蛰骸证妮越撬席旋究伞炊过泄环患谷增豺穆唯隅丛杀套赞掩降镐第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)7.2.1 二进制权电阻二进制权电阻DAC四位二进制权电阻DAC RFVREFS3S2S1S0+A20R21R22R23Ra3a2a1a0象蜜鄙伤借担谬诽商疑慢窑嵌侨苟储储啊瑰腐庆霞楚咯台乎怯办笆绊训俯第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2
6、数数/模转换器模转换器(DAC)7.2.1 二进制权电阻二进制权电阻DAC由图71可以得到当输入的数字量超过4位时，每增加一位只要增加一个模拟开关和一个电阻即可。对于n位权电阻DAC有：色晕殖滚衡演氛召严摊执霖状诅唐寄倾升出笛崖婶四人萌至摩瞪司面甘夫第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)7.2.1 二进制权电阻二进制权电阻DAC在运算放大器为理想的条件下可以得到 权电阻DAC的优点是电路简单，但当位数较多时，电阻的值域范围太宽。例如，一个12位的权电阻DAC， =10V，最高位权电阻阻值为1k ，则最低位权电阻阻值为2111k=2048k=2.048M。由
7、于对高位权电阻的精度和稳定性要求较高，使得制作含有阻值大、精度要求又高的集成电路很困难。刻参扎镍境假怯在扔患利乙堑奸琅计堕玫辑旁豫准窝耶莉颠饿辽且逾涉凝第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)7.2.2 R-2R倒倒T型电阻网络型电阻网络DAC R-2R倒倒T型电阻网络型电阻网络DAC如图如图7-2所示。它只有所示。它只有R和和2R两种电阻，克服了二进制权电阻两种电阻，克服了二进制权电阻DAC电阻范围宽的缺点。电阻范围宽的缺点。图中的图中的S3S0为模拟开关，受为模拟开关，受DAC输入数字量输入数字量a3a0的的控制。控制。ai=1时，时，Si接运算放大器的
8、虚地端；接运算放大器的虚地端；ai=0时，时，Si接接地。地。 可见，在这个电路的各个支路中，无论输入数字量是可见，在这个电路的各个支路中，无论输入数字量是0或或1，开关，开关Si均相当于接地，因此均相当于接地，因此Si无论是接地或接虚地端，无论是接地或接虚地端，流入每个流入每个2R支路的电流都是不变的。支路的电流都是不变的。 绵措后壕怪滤畔俘沥柳吹汇避更殆佑消夏岛摆雾战伪猖束接莆昂咳污驶方第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)7.2.2 R-2R倒倒T型电阻网络型电阻网络DAC图72 倒T型电阻网络DAC0i2iAiBS10IRRRR 110iCi3i1
9、i0VREFS3S2S0IR16RF2R2R2R2R2R+iI110ABCDAiF羽甲关坏阮吓迹戮妖剪诉捧囱庞非脑聂挠陇肾楼逞丑套拱儿姆卸计落辫贝第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)7.2.2 R-2R倒倒T型电阻网络型电阻网络DAC由A、B、C、D各节点向下和向右看的两条支路的等效电阻都是2R，各节点到地的等效电阻则为R。所以每条支路的电流都是流入其左侧节点电流的一半。由上述分析可以写出图72中各支路的电流为：遇领贬煌足磕种夕景驹罐垢溅伸桂颖拧鲤偿虫沁是脓拢宛轿窥投什谬蚕汞第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)7.
10、2.2 R-2R倒倒T型电阻网络型电阻网络DAC考虑到数字量的控制作用，流入运算放大器的电流可写作：对于n位倒T型电阻网络DAC，可以写出殉腰跌准槽自钻凸荣财们胸撼遏偏栓列评瓜禹窑犁织癸碌克溜噬糠塌惟旺第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)7.2.2 R-2R倒倒T型电阻网络型电阻网络DAC由于，所以T型网络DAC除了具有电路简单、电阻种类少的特点外，还具有转化速度快的特点。这是由于在电路中，各支路电流不变，所以不需要电流建立时间。因此T型网络DAC是目前使用最多、速度较快的一种。【例71】已知倒T型电阻网络DAC的RF=R，VREF=8V，试分别求出四位
11、和八位DAC的最小输出电压(即在DAC的输入数字量中只有最低有效位为1时的输出电压)和最大输出电压 (即在DAC的输入数字量中各有效位都为1时的输出电压)的数值。挣滴浩鲍谭盘抓全绽谅投少循正哮遍纪楔伴千饭统怀亮勺吧誓镐阂涩楼茧第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)7.2.2 R-2R倒倒T型电阻网络型电阻网络DAC解解：(1)最小输出电压，即在DAC的输入数字量中只有最低有效位时的输出电压。四位DAC(n=4)的最小输出电压为：八位DAC(n=8)的最小输出电压为：(2)最大输出电压，即在DAC的输入数字量中各有效位都为1时的输出电压。四位DAC(n=4)
12、的最小输出电压为：八位DAC(n=8)的最小输出电压为：烽兑褂潮温吠檬嫁俗敬咱带憨形堤拳争耙摈穿妙式锋疙庚荔双抑识寒腾奔第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)7.2.2 R-2R倒倒T型电阻网络型电阻网络DAC【例72】已知倒T型电阻网络DAC的RF=2R，VREF=V，试分别求出四位和八位DAC的最小输出电压Vomin的数值。解解：与【例71】类似，可以写出四位DAC的最小输出电压为： 八位DAC的最小输出电压为：违恼陵汝煤泰蛛托印函卞溜呈异甥倔夏漂高渴据廊块润描恒紧海柔谬皂笛第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)7
13、.2.3 DAC的主要技术指标的主要技术指标1.分辨率分辨率 DAC常用分辨率来表示分辨最小电压的能力。分辨率等于DAC所能分辨的最小输出电压与最大输出电压之比。 最小输出电压是指输入数字量只有最低有效位为1时的输出电压，最大输出电压是指输入数字量各位全为1时的输出电压，于是分辨率= 索手填野帮督稽振谴疾锹谆昭奏呐瘴熔蕊南火潮腻间着迈碧注炭漳刹循瘦第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)7.2.3 DAC的主要技术指标的主要技术指标2.转换误差转换误差 在在DAC的各环节中，不可避免地会出现误差。转换的各环节中，不可避免地会出现误差。转换误差常用满刻度误差常
14、用满刻度FSR(Full Scale Range)的百分数来表的百分数来表示。示。 DAC产生的误差主要与参考电压产生的误差主要与参考电压VREF的波动、运的波动、运算放大器的零点漂移、电阻网络电阻值的偏差以及模算放大器的零点漂移、电阻网络电阻值的偏差以及模拟开关的导通电阻和导统电压的变化等相关。拟开关的导通电阻和导统电压的变化等相关。篮枫魏聚帛乞雏芒朴绰脆睫陪架萝翅汤露鼎节啃孟瑞名鹅彪答儒沼顶皱度第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)7.2.3 DAC的主要技术指标的主要技术指标3.建立时间通常用建立时间来定量描述数模转换器的转换速度。建立时间是指数字信
15、号由全1变为全0或由全0变全1起，直到输出模拟信号电压达到稳态值 1/2LSB范围以内的这段时间。 图 73 DAC的建立时间V00t+0.5LSB稳态值tset柴惰母蜒赶仲佛扁姑罗墙邱体卉蛹蔬鲸凌虽馒忠勤英农乃胸合戌壕标沾撒第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)7.2.3 DAC的主要技术指标的主要技术指标【例73】若DAC的最大输出电压为10V，要想使转换误差在10mV以内，应选多少位DAC？解：要想转换误差在10mV以内，就必须能分辨出10mV电压。本题中，最小输出电压为10mV，最大输出电压为10V，可以写出分辨率= ，所以，根据分辨率与精度的关系
16、，至少需要10位DAC，若考虑其它因素，需选12位DAC。几疑啮央酒擂洽蟹宣虎鹤焙不功砌毅绑革缀部悸乾邪始欠鸳垄咒纲径穗故第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)7.2.4 集成集成DAC 集成集成DAC电路的种类很多。按照输出方式的不同，电路的种类很多。按照输出方式的不同，集成集成DAC电路分为电流输出电路分为电流输出DAC和电压输出和电压输出DAC；按；按照输入方式的不同，集成照输入方式的不同，集成DAC电路可分为并行输入电路可分为并行输入DAC和串行输入和串行输入DAC。DAC的芯片型号繁多，如美国的芯片型号繁多，如美国国家半导体公司国家半导体公司(N
17、ational Semiconductor Corporation)生产的生产的8位电流输出、并行输入的位电流输出、并行输入的DAC0832，美国模拟器件公司，美国模拟器件公司(Analog Devices, Inc., 简简称称ADI)生产的生产的12位串行输入、电流输出的位串行输入、电流输出的AD7543等。等。 脏诉精京蕴慈迅侄胖冠酵内越蝇耀谤朋休笨裁披叛约冕榔屎婴既定庭付疙第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)7.2.4 集成集成DAC1. DAC0832(1)电路结构电路结构DAC0832是并行输入、电流输出的数是并行输入、电流输出的数/模转换电
18、路，模转换电路，它也可以连成电压输出型。它是采用它也可以连成电压输出型。它是采用CMOS工艺工艺制成的制成的20引脚双列直插式引脚双列直插式8位位D/A转换器。转换器。你摄宵挂狱唆昨脉声吕阻糊韵绕震梢诞谦批泌酌段姬徒妒擎减龄罗辖撅铅第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC) DAC0832 八位输入寄存器 八位 DAC 寄存器八位DACDDDDQQQQ1314151645678121193102019121817DI7DI0(MSB)(LSB)ILECSWR1WR2XFERVREFIO2IO1RfbAGNDVCCDGND74 DAC0832集成模/数转换器结构
19、框图框图&DI6DI5D7D7DI2DI1DI3D7呀公篮把杂栓妄肘反凳莽礼亨妹枢足赃巫问史两隋乡奔搅孺潮凌云益限讯第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC) DAC0832 DAC0832内包含两个数字寄存器：八位输入寄存器和八位内包含两个数字寄存器：八位输入寄存器和八位DAC寄存器，故称为双缓冲方式。两个寄存器可以同时保存两组数据，寄存器，故称为双缓冲方式。两个寄存器可以同时保存两组数据，可以先将八位输入数据保存到输入寄存器中，当需要转换时，再可以先将八位输入数据保存到输入寄存器中，当需要转换时，再将此数据由输入寄存器送到将此数据由输入寄存器送到DAC寄存
20、器中锁存并进行寄存器中锁存并进行D/A转换输转换输出。出。采用双缓冲方式的优点：采用双缓冲方式的优点： 1.可以防止输入数据更新期间模拟量输出出现不稳定的情况；可以防止输入数据更新期间模拟量输出出现不稳定的情况； 2.可以在模拟量输出的同时将下一次要转换的二进制数事先存入可以在模拟量输出的同时将下一次要转换的二进制数事先存入缓冲器中，从而提高了转换速度；缓冲器中，从而提高了转换速度； 3.可以同时更新多个可以同时更新多个D/A转换的输出，为有多个转换的输出，为有多个D/A转换器件的转换器件的系统、多处理系统中的系统、多处理系统中的D/A器件协调一致地工作带来了方便。器件协调一致地工作带来了方便
21、。 桨勿剂酷埋节设署尉刮忽付蓑鼠恫喊犀动俭组馋惶骑斥柞钮谦腥忠端诵墓第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC) DAC0832IO1是是正正比比于于参参考考电电压压和和输输入入数数字字量量的的电电流流，而而IO2是是正正比比于于输输入入数数字字量的反码，即：量的反码，即：用用电电压压方方式式工工作作时时，参参考考电电压压接接到到一一个个电电流流输输出出端端(二二进进制制原原码码接接IO1端端，反反码码接接IO2端端)，输输出出电电压压从从原原来来的的VREF端端得得到到，如如图图7-5(b)所所示示。为了减小输出电阻，增加驱动能力，通常用运算放大器作缓冲。为了
22、减小输出电阻，增加驱动能力，通常用运算放大器作缓冲。 DAC0832的主要特点如下：的主要特点如下： 可与所有八位微处理器直接相连；可与所有八位微处理器直接相连； 输入数字量为八位二进制代码；输入数字量为八位二进制代码； 逻辑电平与逻辑电平与TTL电平兼容；电平兼容； 电流建立时间为电流建立时间为1us。 缺行刃捧绞懒社黍消哟蚀凄煎冯逃凑竣移柏惩儡摊怂洗壹叔染惹钱敷兼冯第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC) DAC0832图75 R2R梯形网络连接方式弃鼎钙斟捧氨苦残沙本撤舒耿四区玛撂娥屈躇莉副豆径搅匙扔毒簧巡陶蒂第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2
23、 数数/模转换器模转换器(DAC) DAC0832 图76 DAC0832集成模/数转换器引脚排列1234567891011121314151617181920CSWR1WR2GNDVCCDI3DI2DI1DI0DI4DI5DI6DI7IO2IO1VREFRfbGNDILEXFERDI0DI7：八位数字量输入。：八位数字量输入。DI0为最低为最低位，位，DI7为最高位。为最高位。Io1：电流输出端：电流输出端1。DAC寄存器输出全寄存器输出全1时，输出电流最大，时，输出电流最大，DAC寄存器输出全为寄存器输出全为0时，输出电流为时，输出电流为0。电压型电阻网络时接参。电压型电阻网络时接参考电压
24、。考电压。Io2：电流输出端：电流输出端2。Io1+ Io2=VREF/R=常数。电压型电阻网络时接地。常数。电压型电阻网络时接地。Rfb：反馈电阻端。芯片内部接反馈电阻：反馈电阻端。芯片内部接反馈电阻的一端，电阻的另一端与的一端，电阻的另一端与Io1相连；与运放相连；与运放连接时，连接时，Rfb接输出端，接输出端，Io1接反向输入端。接反向输入端。VREF：参考电压输入端，一般接：参考电压输入端，一般接-10V+10V范围内的参考电压。电压型电阻网络范围内的参考电压。电压型电阻网络时作电压输出端。时作电压输出端。VCC：电源电压，一般接：电源电压，一般接+15V电压。电压。AGND：模拟信号
25、地。：模拟信号地。DGND：数字信号地。：数字信号地。炼网拇锗穿哟蔽屈伤狈洋恩捡飘掉跪藤枉攀汰狼乱声混荫殴孽沃岔绒孰哦第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC) DAC0832 直通方式直通方式:DAC处于直通方式，处于直通方式，8位数字量一旦到达位数字量一旦到达D7D0输入端，就输入端，就立即加到立即加到8位位D/A转换器，被转换成模拟量。转换器，被转换成模拟量。 单缓冲方式单缓冲方式:只要把两个寄存器中的任何一个接成直通方式，而用另只要把两个寄存器中的任何一个接成直通方式，而用另一个锁存器数据，一个锁存器数据，DAC就可处于单缓冲工作方式。就可处于单缓冲工
26、作方式。 双缓冲方式双缓冲方式:主要在以下两种情况下需要用双缓冲方式的主要在以下两种情况下需要用双缓冲方式的D/A转换。转换。DAC0832可处于三种不同的工作方式：可处于三种不同的工作方式：窑蒙无链王讶儡幻歧换禁筋寻忆笑蜜臃寿埋泊览袍怖妒殴初墓吁诉秦襄苦第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC) AD7543AD7543是是美美国国模模拟拟器器件件公公司司生生产产的的12位位CMOS单单片片串串行行输输入入的的数数/模模转转换换器器，它它是是电电流流输输出出DAC器器件件，其其结结构构框框图图如如图图7-7所所示示。它它由由12位位D/A转转换换电电路路、寄
27、寄存存器器B、移移位位寄寄存存器器A和和控控制制门门构构成成，其其中中移移位位寄寄存存器器A实实现现数数据据串串进进、并并出出的的转转换换。它它的的引脚排列图如图引脚排列图如图7-8所示。所示。 来瓢轴凿台尧龄托扒氛肿篡捐噪禾泪振蛤晓吗久飞框慢渊桥硼孙厨写汐路第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC) AD754312位D/A转换电路寄存器B移位寄存器A1591311583104167121412312位D/A转换电路寄存器B移位寄存器A图77 AD7543的结构框图131112VREFLD1LD2STB1OUT1STB3STB2RfbSTB4OUT2AGND
28、SRIVDDDGNDCLR捡众雍巡仪悉萌醉正丈遗乍朗象看夺馒扬貌钾廖掖闹员独湛墟憎贼匪曼线第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC) AD7543891234567161011121314152OUT1OUT2AGNDSTB1LD1NCSRISTB 图78 AD7543的引脚排列图LD2RfbVDDCLRSTB4STB3DGNDVREFAD7543什沧聂獭樟纲酷瓜击硬英氮睹务泛卜喳未象拢咀脸瑟虑探则购巨秉廉打朽第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC) AD7543 AD7543只有一个数据输入端只有一个数据输入端SRI，在选
29、通信号的控制下，在选通信号的控制下，12位数字量由高位到低位逐次一位一位地从端移入位数字量由高位到低位逐次一位一位地从端移入12位移位移位寄存器位寄存器A。移位寄存器。移位寄存器A每接收到门每接收到门2输出的一个脉冲上输出的一个脉冲上升沿，数字量就向左移一位。当升沿，数字量就向左移一位。当12位数字量全部进入移位位数字量全部进入移位寄存器寄存器A后，在且控制信号时，移位寄存器后，在且控制信号时，移位寄存器A所存的数字所存的数字量被送入寄存器量被送入寄存器B。然后经过。然后经过12位位D/A转换电路，输出模转换电路，输出模拟量。的时候，寄存器拟量。的时候，寄存器B被复位，使其内容为被复位，使其内
30、容为000H(H代表代表十六进制十六进制)。表。表7-1列出了列出了AD7543的控制功能。的控制功能。 由于由于AD7543是电流输出是电流输出DAC，所以需要外加比例放大，所以需要外加比例放大器才能得到电压输出。器才能得到电压输出。躬窃钳剧死酌沛起嫩苔吼愉蚌在醉赐顺秩茁恰殖商陀勘铰振烘榔蛤培圭雾第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC) AD7543 AD7543输入信号AD7543状态A 寄存器选通B 寄存器寄存 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 在SRI输入端的数据移入A寄存器注： 电平上升 电平下降1 0 1 1寄存器A无操作0 清除寄
31、存器B，使其内容为000H1 1 1 1寄存器B无操作1 0 0寄存器A内容输入寄存器B表71 AD7543的控制功能表畸巳眨糖琉呀蛆娄悦掉静稗泉额驴晕伍脏坤箩认琅隶唱哪圭跳吉郑酗殷脂第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)7.2.5 D/A转换器应用举例转换器应用举例DAC0832和单片机直通方式的应用和单片机直通方式的应用在小型控制系统中，多采用单片机为控制器件，经过单片在小型控制系统中，多采用单片机为控制器件，经过单片机处理的数字量应用到实际系统中时，一般需要进行数机处理的数字量应用到实际系统中时，一般需要进行数/模模转换。这里介绍一种转换。这里介绍一
32、种DAC0832和单片机和单片机AT89C51采用直通采用直通方式连接的应用电路。方式连接的应用电路。运放输出电路输出电压为 ，其中D为由D7D6D5D4D3D2D1D0决定的数字量。图中向DAC0832传送的8位数据量为40H(01000000B), 则输出电压 输出过程由单片机控制。 绽澎标沈油或乌刚哀绩嘲晤马膛管绣沤陋煤叉湍腋仕搅懈须启遍其降补晒第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)DAC0832和单片机直通方式的应用和单片机直通方式的应用DP1.0P1.1P1.2P1.3P1.5P1.4P1.6P1.7GNDAT89C51RfbIO1IO2GNDV
33、REFVCCDGNDDAC 0832D0D1D2D3D5D4D67XFERCSWR1WR2ILEGND+12127654161514131712182019911123Vout(0V5V)uA 7412010+5+P1D 图79 单片机和DAC0832直通方式输出连接图VCC+5稍酵冬叉爸戒佳丁媚泣肖遁横抨震送唾泉瘩封法稀啪娄帕歪诉邻酷吠腔携第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)数控增益放大器数控增益放大器VOUTDAC0832AIO2IO1D7D7D6D5D4D3D2D1D0VREF710数控增益放大器电路VINRfb掳狱量反捏材政僳写烫洛蔽破名恰犊湾叉
34、佬酣杆微左帽楷埂蔫惧雌浚叶上第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)数控增益放大器数控增益放大器图图7-10是一个由是一个由 DAC0832和运算放大器和运算放大器 A构成的数控增益放大器电构成的数控增益放大器电路。其中，路。其中， D代表输入数字量且其所代表的十进制数为代表输入数字量且其所代表的十进制数为D7D6D5D4D3D2D1D0 。根据图中电路的连接关系和。根据图中电路的连接关系和DAC0832中倒中倒T型电阻网络型电阻网络的特点，可以得到以下表达式：的特点，可以得到以下表达式： 所以得到放大器的增益 敢塘檄爷颁肠非治逆狠蘸根险番痒蔚溜旱靴看藐岩世
35、胳应断矛御艰频斟吉第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.2 数数/模转换器模转换器(DAC)由由 (7-22) 式可以看出，放大器处于反相放大状态，增益式可以看出，放大器处于反相放大状态，增益的大小随的大小随DAC0832输入数字量的变化而改变，与输人数字输入数字量的变化而改变，与输人数字量的大小成反比。当输入的数字量为量的大小成反比。当输入的数字量为0时，相当于开环，放大时，相当于开环，放大器处于饱和状态。器处于饱和状态。与普通的放大器相比，这种数控增益放大器具有电路简单、与普通的放大器相比，这种数控增益放大器具有电路简单、调整方便、使用灵活等突出优点。调整方便、使用灵活等突出优点。数控增
36、益放大器数控增益放大器烛让剁侍涧弹玲凰九戈魏涂站驭帽鸿洛顷田莎酷登皱蜜锚以囊洁导鲤沿直第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.3 模模/数转换器数转换器(ADC) 7.3.1模模/数转换的基本过程数转换的基本过程ADCADC的输入信号为模拟量，而输出信号为数字量。的输入信号为模拟量，而输出信号为数字量。一般在进行模一般在进行模/ /数转换时，要按一定的时间间隔，数转换时，要按一定的时间间隔，对模拟信号进行采样，然后再把采样得到的值转换对模拟信号进行采样，然后再把采样得到的值转换为数字量。因此，模为数字量。因此，模/ /数转换的基本过程由采样、数转换的基本过程由采样、保持、量化和编码组成。通常，
37、采样和保持两个过保持、量化和编码组成。通常，采样和保持两个过程由采样程由采样保持电路完成，量化和编码又常在转换保持电路完成，量化和编码又常在转换过程中同时实现。过程中同时实现。心算葱鸵艇卡悼镜屑瞧间葫栗扇漓检帖荣标柠纠猩蹈彭粘痹爸药存即医殆第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.3 模模/数转换器数转换器(ADC) 采样与保持采样与保持采样就是按一定时间间隔采集模拟信号的过程。采样就是按一定时间间隔采集模拟信号的过程。由于由于A/DA/D转换过程需要时间，所以采样得到的转换过程需要时间，所以采样得到的“样值样值”在在A/DA/D转换期间就不能改变，因此对采样得到的信号转换期间就不能改变，因此对
38、采样得到的信号“样值样值”就需要保持一段时间，直到进行下一次采样。就需要保持一段时间，直到进行下一次采样。巫景嚏罚羡褒灶携撅么伍袭匆陆媒揣蛤收优床啊闻企方瞻遥仰二系脖惑仆第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.3 模模/数转换器数转换器(ADC) 采样与保持采样与保持采样保持的原理电路图如图采样保持的原理电路图如图7-11(a)7-11(a)所示。其中，开关所示。其中，开关S S受采样信号受采样信号vSvS的控制：当的控制：当vSvS为高电平时，为高电平时，S S闭合；当闭合；当vSvS为低电平时，为低电平时，S S断开。断开。S S闭合时为采样阶段，闭合时为采样阶段，vO=vIvO=vI；S
39、 S断断开时为保持阶段，此时由于电容无放电回路，所以开时为保持阶段，此时由于电容无放电回路，所以vOvO保保持在上一次采样结束时输入电压的瞬时值上。持在上一次采样结束时输入电压的瞬时值上。图图7-11(b)7-11(b)是采样保持电路输入、输出及采样信号的波是采样保持电路输入、输出及采样信号的波形图。形图。将将A/DA/D转换输出的数字信号，再进行转换输出的数字信号，再进行D/AD/A转换，得到的转换，得到的模拟信号与原输入信号的接近程度，与采样频率密切相模拟信号与原输入信号的接近程度，与采样频率密切相关。关。 您韦陡狐碳烽扒堑奖揪篓菇提梧鉴援录淤疮滇泽加糖茁蕊血姆吧趟教米呻第7模数数模转换全
40、第7模数数模转换全7.3 模模/数转换器数转换器(ADC) 采样与保持采样与保持0t0tvOvOvIvIvS图711采样保持原理电路图与波形图 (a) 原理电路图 (b)波形图(b)vIvSvo(a)SC骏笺毗闯贬雷毋羌似参踌傻皇舆朽妇寡哆郴眼洼筹惺漱窑惟寞套廓扩词苛第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.3 模模/数转换器数转换器(ADC) 采样定理采样定理由图由图7-127-12可见，要使采集的信号样值逼真地反映出原可见，要使采集的信号样值逼真地反映出原来模拟信号的变化规律，采样频率必须满足一定的要求。来模拟信号的变化规律，采样频率必须满足一定的要求。采样频率要根据采样定理来确定。采样频率
41、要根据采样定理来确定。采样定理：只有当采样频率采样定理：只有当采样频率fSfS大于或等于模拟信号最大于或等于模拟信号最高频率分量高频率分量fmaxfmax的的2 2倍时倍时(fS2fmax)(fS2fmax)，所采集的信号样，所采集的信号样值才能不失真地反映原来模拟信号的变化规律。例如，值才能不失真地反映原来模拟信号的变化规律。例如，若被采样信号的最高频率分量的频率为若被采样信号的最高频率分量的频率为100Hz100Hz，则采样，则采样频率应该不低于频率应该不低于200Hz200Hz。 锚礁器盖派嗡碗筐萧详袁熄凶过诣幕哄句城六衙农扛役套即寿谅脊咙说齐第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.3
42、模模/数转换器数转换器(ADC) 采样定理采样定理图 712 对输入模拟信号的取样tvtvtt酝服拎兔榴衷倾酥哇缓辆蛇箕里滞黑戌拂柴罚样坞甚腺求功栈劫蜒趟忽奎第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.3 模模/数转换器数转换器(ADC) 常用的几种采样保持电路常用的几种采样保持电路采样保持电路种类很多，图采样保持电路种类很多，图7-137-13是三种常用的采样是三种常用的采样保持电路。分别由采样开关保持电路。分别由采样开关T T、存储信息的电容、存储信息的电容C C和缓和缓冲放大器冲放大器A A等几个部分组成。等几个部分组成。橇惋喷捏粮列棚迸割躬勾室雷吃舵硒齐讣耳诧久柔扬病镁故始湍舜历竖蹄第7模
43、数数模转换全第7模数数模转换全7.3 模模/数转换器数转换器(ADC) 常用的几种采样保持电路常用的几种采样保持电路vO(t)vI(t)vS(t)T+A(a)CvO(t)vI(t)vS(t)T+A2(c)C+A1图713 三种常用的采样保持电路(a)基本采样保持电路 (b)R2CV+IV+时，输出为时，输出为0 0，否则输出为否则输出为1 1。经优先编码器。经优先编码器7414874148编码后便得到二进制代编码后便得到二进制代码输出。码输出。7.3 模模/数转换器数转换器(ADC) REF臭这侨销傲砍罕假姿进皋鸳甘鄂昨遵桶寐呐瞧损垣之痈炙渊佯嗜罪茂乎肢第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.
44、3.2 并联比较型并联比较型ADCVREF=+8V数字输出图716 并行ADC原理图+1k1k1k1k1k1k1k1kvI6V7V5V4V3V2V1V7654321V+VDQQ1F1DDQQ6F6DDQQ5F5DDQQ4F4DDQQ3F3DDQQ2F2DDQQ7F7DCP 编 码 电 路d2d1d0酵陋他迟御好碗揣捧栽镑掺莽拒允店屿挝孰啤窘孵墙顺吻让啄慈镭熔撬耸第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.3.3 反馈比较式反馈比较式ADC反馈比较法的基本思想是：每次取一个数字量加到反馈比较法的基本思想是：每次取一个数字量加到DACDAC，经经D/AD/A转换便得到一个模拟电压，用这个模拟电压和被转
45、转换便得到一个模拟电压，用这个模拟电压和被转换的输入模拟量进行比较，直到两个模拟电压相等为止，换的输入模拟量进行比较，直到两个模拟电压相等为止，最后所取得的这个数字量就是所求的转换结果。最后所取得的这个数字量就是所求的转换结果。7.3 模模/数转换器数转换器(ADC) 型螟佰犁仅封童怀勘蚁虚舷塘波幅丽如倡焰矾榜哀钙斯蝗谷谴去她灌趴乔第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.3.3 反馈比较式反馈比较式ADC7.3 模模/数转换器数转换器(ADC) 反馈比较方法与用天平称量重物原理类似。例如，一个天反馈比较方法与用天平称量重物原理类似。例如，一个天平有平有1515个个1g1g的砝码。用此天平称一个
46、小于的砝码。用此天平称一个小于15g15g的重物，可的重物，可以用两种方法完成：一是每次加一只以用两种方法完成：一是每次加一只1g1g砝码直至天平平衡砝码直至天平平衡为止；二是每次分别添加为止；二是每次分别添加8 8个、个、4 4个、个、2 2个、个、1 1个个1g1g的砝码，的砝码，通过比较实现对重物的称量。基于上述两种比较方法，通过比较实现对重物的称量。基于上述两种比较方法，ADCADC有计数型有计数型ADC(ADC(同第一种比较方法同第一种比较方法) )和逐次逼近型和逐次逼近型ADC(ADC(同同第二种比较方法第二种比较方法) )。 没除潮据奏名湾唤薯翔烃记丹琉男肉悔蛆笺帆藏荔剔机跳版彭
47、滔轴窑鸵迪第7模数数模转换全第7模数数模转换全图图7-177-17是计数型是计数型ADCADC的原理图，它由比较器的原理图，它由比较器A A、计数器、计数器、D/AD/A转换器及转换器及D D触发器等组成。触发器等组成。7.3.3 反馈比较式反馈比较式ADC1. 计数型计数型ADC工作原理：工作原理：在工作前，需按下启动按钮在工作前，需按下启动按钮T T，将位计数器清零。此时位，将位计数器清零。此时位DACDAC输出输出vOvO为为0V0V，低于在比较器，低于在比较器A A同相输入端输入的模拟电压同相输入端输入的模拟电压vIvI，比较器，比较器A A输出高电平，与门打开，时钟脉冲通过与门送入八
48、输出高电平，与门打开，时钟脉冲通过与门送入八位计数器。位计数器。搓谁盗柞舌太剖颂拖底抿锻渊棕耶恳馒硒庄忻乍瘩簇孕芭几空胺却甫韭澄第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.3.3 反馈比较式反馈比较式ADC1. 计数型计数型ADCDACDAC的输出电压随着计数器所计数字的增加而增加。的输出电压随着计数器所计数字的增加而增加。当当DACDAC输出电压输出电压vOvO刚刚超过输入电压刚刚超过输入电压vIvI时，比较器的输时，比较器的输出由高电平变为低电平，与门被禁止，计数器停止计出由高电平变为低电平，与门被禁止，计数器停止计数。此时计数器所计数字恰好与输入电压数。此时计数器所计数字恰好与输入电压vIv
49、I相对应，相对应，在比较器输出由高电平变为低电平时，计数器的输出在比较器输出由高电平变为低电平时，计数器的输出被送入位被送入位D D触发器。这时，位触发器。这时，位D D触发器的输出就是触发器的输出就是与输入模拟电压与输入模拟电压vIvI相对应的二进制数输出量。相对应的二进制数输出量。工作原理：工作原理：槐瘦绥弥碎扇谓揪锻赏循吊沼奸真柏棕气栈迅渝期兆驴仰贼挖砂辩坍龄声第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.3.3 反馈比较式反馈比较式ADC1. 计数型计数型ADCCLRVREFD0D1D2D3D4D5 D6D7Q0Q1Q2Q3Q4Q5 Q6Q7vIvO+ 八位DAC八位计数器启动开关T 八D触
50、发器数据输出时钟10k+5VCP图717 计数型ADCA&韦廉褪倔赡偏埔致猖栅勋颐酌硬柒胁篡音悼魄泞郝庇刃下呈腺摧法堵挪践第7模数数模转换全第7模数数模转换全图图7-187-18为八位逐次逼近为八位逐次逼近( (逐次比较逐次比较)ADC)ADC的原理图。它由比较的原理图。它由比较器、逐次逼近寄存器器、逐次逼近寄存器(SAR)(SAR)、DACDAC、输出寄存器、参考电压、输出寄存器、参考电压VREFVREF与时钟脉冲与时钟脉冲CPCP组成。与计数型组成。与计数型ADCADC类似，逐次逼近类似，逐次逼近ADCADC由由内部产生一个数字量送给内部产生一个数字量送给DACDAC，DACDAC输出的模
51、拟量与输入的模输出的模拟量与输入的模拟量进行比较。当二者匹配时，其数字量恰好与待转换的模拟量进行比较。当二者匹配时，其数字量恰好与待转换的模拟信号相对应。逐次逼近型拟信号相对应。逐次逼近型ADCADC与计数型与计数型ADCADC的区别在于逐次的区别在于逐次逼近逼近ADCADC是采用自高位到低位逐次比较计数的方法。是采用自高位到低位逐次比较计数的方法。 2逐次逼近型逐次逼近型ADC7.3.3 反馈比较式反馈比较式ADC婆谤栓告酪庙蚁际吓莱让啃拇苔兜衣探修呸雁盗惫椿厢五漂犀讲淄镣警瞥第7模数数模转换全第7模数数模转换全2逐次逼近型逐次逼近型ADC7.3.3 反馈比较式反馈比较式ADC图718逐次逼
52、近型ADC的框图Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0D6D7D5D4D3D2D1D0vOVREFvI+CPCPDRSTARTMSBLSB逐次比较寄存器SAR时钟八位DAC 输出寄存器数字输出A十凑诉原沏埠江蓝溃忌摄亲鬃胜孤烬晤塞抖砖惺千拨疡吵擦噎弃朴迁最哟第7模数数模转换全第7模数数模转换全工作原理：工作原理：启动信号到来时，启动信号到来时，=0=0，SARSAR清零，转换过程开始。第清零，转换过程开始。第一个时钟脉冲到来时，一个时钟脉冲到来时，SARSAR最高位置最高位置1 1，即，即D7=1D7=1，其余位为，其余位为0 0。SARSAR所存数据所存数据(10000000)(10000000)
53、经经DACDAC转换后得到输出电压转换后得到输出电压vO ,vO ,其与其与vIvI进行比较。若进行比较。若vOvIvOvI，则，则SARSAR重新置重新置0 0，D7=0D7=0，SARSAR为为0000000000000000；若；若vOvIvOvIvOvI，D6=0D6=0；若；若vOvIvOvO(5V)vI(7.32V)vO(5V)，所以最高位保持，所以最高位保持1 1不变，不变，SARSAR中的数据为中的数据为1000000010000000。 第二个第二个CPCP到来，到来，SARSAR次高位置次高位置1 1，SARSAR的输出为的输出为1100000011000000，经，经DA
54、CDAC转换后，转换后，vO=5+2.5V=7.5VvO=5+2.5V=7.5V。因为。因为vO(7.5V)vI(7.32V)vO(7.5V)vI(7.32V)，所以次高位重新置所以次高位重新置0 0，SARSAR中的数据为中的数据为1000000010000000。【例【例7-4】鼎费啮峭妒彤富挣件烙桩轧触浓娟滦九秒峭湍死撕猩升诀饯蹬骸荡克狙雌第7模数数模转换全第7模数数模转换全第三个第三个CPCP到来时，到来时，SARSAR输出为输出为1010000010100000，经，经DACDAC转换后，转换后，vO=5+1.25V=6.25VvO=5+1.25V=6.25V。因为。因为vO(6.2
55、5V)vI(7.32V)vO(6.25V)1师副汰绳贱押摸锈遇槐齐慢间可发撂炭瓦沟靳敲笨茎阅添营孜羊嵌隐纬霞第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.3.6 集成集成ADC2ADC0804的引脚及其功能的引脚及其功能134567891020191817161514131211CSRDWRINTRVin(+)Vin()GND AVREF/2GND D 图723 ADC0804 引脚排列图D7VCCCLKRD0D1D2D3D4D5D6CLK IN2：片选端，低电平有效。：片选端，低电平有效。：输出使能端，低电平有效。：输出使能端，低电平有效。 ：转换启动端，低电平有效。：转换启动端，低电平有效。CL
56、K INCLK IN：外部时钟输入端，当使用内：外部时钟输入端，当使用内部时钟时，该端接定时电容。部时钟时，该端接定时电容。V Vinin(+)(+)、V Vinin(-)(-)：差分模拟电压输入端，：差分模拟电压输入端，当单端输入时，一端接地，另一端接输当单端输入时，一端接地，另一端接输入电压。入电压。哪瓢巩锣屏遣铜裙晓膛道鲁皿病搅放歧旋描抵匠泡赞刺荣疯们恫悦嗣程蕉第7模数数模转换全第7模数数模转换全 ：转换结束时输出低电平。：转换结束时输出低电平。GND AGND A：模拟信号地。：模拟信号地。V VREFREF/2/2：参考电压任选端。悬空时，由：参考电压任选端。悬空时，由内部电路和内部
57、电路和V VREFREF产生产生2.5V2.5V的电压值，若该的电压值，若该端接外加电压时，可改变模拟电压输入端接外加电压时，可改变模拟电压输入范围。范围。GND DGND D：数字信号地。：数字信号地。V VCCCC：电源端，也作为基准电压。：电源端，也作为基准电压。CLK RCLK R：接内部时钟的定时电阻。：接内部时钟的定时电阻。D D0 0D D7 7：数字量输出。：数字量输出。7.3.6 集成集成ADC2ADC0804的引脚及其功能的引脚及其功能134567891020191817161514131211CSRDWRINTRVin(+)Vin()GND AVREF/2GND D 图7
58、23 ADC0804 引脚排列图D7VCCCLKRD0D1D2D3D4D5D6CLK IN2冻叁杰悉爷冰许伙钨挎渡辕芹搏抽敏医娩杯谍携涌看开仇任池充惶裤凄蜘第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.3.7 ADC的典型应用的典型应用ADC0804的应用的应用 图图7-247-24是是ADC0804ADC0804连续进行连续进行A/DA/D转换的接线图。其时转换的接线图。其时钟频率钟频率f f由外接电阻由外接电阻R R和电容和电容C C决定：决定： (7-33) 石承颊雄缕政抛吓裹胺丁谢搁乐腿拉胳识刁我饼班狮蜂恕仑抒者诫辉捣鹰第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.3.7 ADC的典型应用的典型应
59、用+5V图724 用ADC0804进行连续转换外部接线图Vin+5V1k1k1k1k1k1k1k1kVCC10kR1C105V10k150pF0.001F7417CSRDWRCLK ININTRVin(+)Vin()GND AVREF/2GND DVCCCLK RD0D1D2D3D4D5D6D7ADC0804LEDNCC2ADC0804的应用的应用 诅襄栽郝赶副篆犬倾渝诊孟誉永嵌快雏蓑凰协瞳刊溺蚀懂质颈串技吟树吸第7模数数模转换全第7模数数模转换全由于电容由于电容C1C1两端电压不能突变，在接通电源后，两端电压不能突变，在接通电源后，C1C1两端两端产生一个由产生一个由0V0V按指数规律上升的
60、电压，经集电极开路缓冲按指数规律上升的电压，经集电极开路缓冲/ /驱动器驱动器74177417整形后加给整形后加给 一个阶跃信号。此低电平使一个阶跃信号。此低电平使ADC0804ADC0804启动，开始工作。启动，开始工作。7.3.7 ADC的典型应用的典型应用1 1启动启动ADC0804 ADC0804 2数据转换数据转换启动后，启动后，ADCADC对对0 05V5V的输入模拟电压进行转换，一次转的输入模拟电压进行转换，一次转换完成后，换完成后， 变为低电平，使变为低电平，使 =0 =0，ADCADC重新启动，重新启动，开始第二次转换。开始第二次转换。LEDLED灯的亮、灭情况反映了数据转换
61、输灯的亮、灭情况反映了数据转换输出的结果，即当出的结果，即当Di=0Di=0时，时，LEDLED亮，当亮，当Di=1Di=1时，时，LEDLED不亮。不亮。ADC0804工作过程工作过程 辞长凌循渔纂驴撰结短胡瘤艺拧若骂厩豹受吻活炮饭塔诲屈谓贪直敷革泞第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.3.7 ADC的典型应用的典型应用3连续转换的设置连续转换的设置4输入电压范围的调整输入电压范围的调整ADC0804工作过程工作过程 为使为使ADC0804ADC0804芯片连续不断地进行芯片连续不断地进行A/DA/D转换，并将转换后得转换，并将转换后得到的数据连续不断地通过到的数据连续不断地通过D0D0D
62、7D7输出，输出， 和和 必须接低电必须接低电平平( (地地) )。图图7-247-24电路输入模拟电压范围为电路输入模拟电压范围为0V0V5V5V，输出数字为，输出数字为0 0255255。当输入电压范围改变时，为得到八位分解度，可在。当输入电压范围改变时，为得到八位分解度，可在VREFVREF端接上适当电压。当端接上适当电压。当VCC=5VVCC=5V时，若时，若VREF/2VREF/2端悬空，内部端悬空，内部电路使电路使VREF/2VREF/2端电位为端电位为2.5V(VCC/2)2.5V(VCC/2)。如果。如果VREF/2VREF/2端加端加1V1V电电压，则输入电压范围为压，则输入
63、电压范围为0V0V2V2V；若接；若接2V2V，输入电压范围就为，输入电压范围就为0V0V4V4V，依次类推。，依次类推。 函氓货骡早妒李特以腆幌播梭滴留诽灰饯陷膛呼病岛苇仑斑崔涕呈角锡海第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.4应用举例应用举例A/DA/D和和D/AD/A转换器是各种进行数据采集、检测、分析和控制转换器是各种进行数据采集、检测、分析和控制系统中必不可少的部分。图系统中必不可少的部分。图7-257-25为一恒温箱的微机控制系统为一恒温箱的微机控制系统功能框图。系统由传感器、多路开关、采样功能框图。系统由传感器、多路开关、采样- -保持电路、可保持电路、可编程增益控制放大器、编程
64、增益控制放大器、A/DA/D转换器、转换器、D/AD/A转换器和微处理器构转换器和微处理器构成。整个系统通过数据总线、地址总线和控制总线进行通信。成。整个系统通过数据总线、地址总线和控制总线进行通信。所谓总线就是系统中各部件公用的一组导线，各部件通过它所谓总线就是系统中各部件公用的一组导线，各部件通过它来传送或接收数据。控制总线用来传送各部件所需要的控制来传送或接收数据。控制总线用来传送各部件所需要的控制信号。例如片选信号信号。例如片选信号( )( )、读出使能信号、读出使能信号( )( )、系统时钟、系统时钟信号、触发信号等。与数据总线相连的有四个部件：信号、触发信号等。与数据总线相连的有四
65、个部件：ADCADC、DACDAC、微处理器和随机存取存储器、微处理器和随机存取存储器RAMRAM。沏刁绵卸芽惹力匀逮榜佑捷凶绽唤苫嗓率刁孰祥徐步饯坯昏制耽鞠蝉屯沼第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.4应用举例应用举例传感器电功率湿度温度多路模拟开关CD4051v1v2v3viTLF198CviviCS1RD1WR1INTRCLKING1G0LH0084采样保持开关地址i控制总线A BCA/D转换器ADC0804D0D7CSRD2/WR2RAMD0D7其他装置八位数据总线微处理器可编程增益控制放大器图725数据采集和处理系统D/A转换器DAC0832控制电路D0D7IO1IO2其他装置恒温
66、箱司掀韧环蕉唱逃切棍忻膀级由曹需步鸦村砒力搔伶激活灾薯首娘籽谋哭磷第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.4应用举例应用举例该系统的功能如下：该系统的功能如下：1. 1. 数据采集数据采集传感器的作用是把被测物理量转换成与其成正比的模拟传感器的作用是把被测物理量转换成与其成正比的模拟电压。因此，来自温度、湿度、电功率等传感器的模拟量电压。因此，来自温度、湿度、电功率等传感器的模拟量经过模拟多路开关、采样经过模拟多路开关、采样保持电路保持电路LF198LF198、可编程增益控、可编程增益控制放大器制放大器LH0084LH0084的处理被送到的处理被送到A/DA/D转换器转换器ADC0809ADC
67、0809中，转换中，转换后的数字量经过数据总线进入微处理器中。后的数字量经过数据总线进入微处理器中。微处理器通过控制总线向多路开关发送地址信号，选择所微处理器通过控制总线向多路开关发送地址信号，选择所要转换的模拟信号。例如当微处理器发送的地址信号为要转换的模拟信号。例如当微处理器发送的地址信号为ABC=000ABC=000时，电功率传感器的输出信号时，电功率传感器的输出信号v1v1被选中，通过多路开被选中，通过多路开关关CD4051CD4051被送到采样被送到采样- -保持电路，把该时刻的电压采集并保持保持电路，把该时刻的电压采集并保持下来送到可编程增益控制放大器放大。下来送到可编程增益控制放
68、大器放大。 蛾簧榴准面旺磷责捣投锤筛魏忘栏庶瑞圃悟骏橇鉴阎壳舌悲粘瞒担石础臃第7模数数模转换全第7模数数模转换全7.4应用举例应用举例2. 2. 数据分析和处理数据分析和处理微处理器对采集到的数字量进行分析，根据系统要求微处理器对采集到的数字量进行分析，根据系统要求做出处理，并将反馈量经过做出处理，并将反馈量经过DACDAC转换后送到控制电路。例转换后送到控制电路。例如，当系统检测到温度超过要求时，将发出控制减小加如，当系统检测到温度超过要求时，将发出控制减小加热系统电功率的指令和相关控制参数，这些指令和参数热系统电功率的指令和相关控制参数，这些指令和参数经过经过D/AD/A转换器转换器ADC
69、0809ADC0809变成模拟量进入控制电炉，进而变成模拟量进入控制电炉，进而达到控制恒温箱温度的功能。达到控制恒温箱温度的功能。宠截懊埠燕设这莱涌芥感比哭挎贩肇篓雪轨阑氰几沏兹韧红十爸迢嘎掷弛第7模数数模转换全第7模数数模转换全本章小结本章小结本章主要介绍了数本章主要介绍了数/ /模和模模和模/ /数转换器的工作原理、主要数转换器的工作原理、主要技术指标及其使用方法。在数技术指标及其使用方法。在数/ /模转换器模转换器(Digital to (Digital to Analog ConverterAnalog Converter，DAC)DAC)中，主要介绍了二进制权电阻中，主要介绍了二进制
70、权电阻DACDAC、R-2RR-2R倒倒T T型电阻网络型电阻网络DACDAC及集成及集成DACDAC器件器件DAC0832DAC0832和和AD7543AD7543；在模；在模/ /数转转换器数转转换器(Analog to Digital (Analog to Digital ConverterConverter，ADC)ADC)中，主要介绍了并联比较型中，主要介绍了并联比较型ADCADC、反馈、反馈比较式比较式ADCADC、双积分型、双积分型ADCADC、集成、集成ADCADC器件器件ADC0809ADC0809。最后。最后给出了采用数给出了采用数/ /模和模模和模/ /数转换器的综合实例。数转换器的综合实例。违火揖吱驭邓冯疫戍村脂跃埠揪钎己蒜醚喇墙贸于子诀灿耍嘎绍谍献辙皿第7模数数模转换全第7模数数模转换全
