第五讲 信号转换接口.ppt

5.3 A/D转换器的分类 A/D转换器按工作原理可分为：计数式ADC、双积分式ADC、 逐次逼近式ADC、并行式ADC； 按模拟量输入方式分：单极性ADC、双极性ADC； 按数字量输出方式分：并行ADC、串行ADC； 按性能特点可分为：按转换精度分低精度、中精度、高精度、 超高精度； 按输出是否带三态缓冲分：带可控三态缓冲ADC、不带可控 三态缓冲ADC； 按分辨率分：4位、6位、8位、10位、12位、14位、16位 等； 按转换速度：分低速、中速、高速、超高速。 按输出形式分类：电压输出型和电流输出型。 按是否含有锁存器分类：内部无锁存器和内部有锁存器。 按能否作乘法运算分类：乘算型和非乘算型。 按输入数字量方式分类：并行总线D/A转换器和串行总线D/A转换器。 按转换时间分类：超高速D/A（TS＜100ns）、高速D/A（TS为100ns～ 10μs）、中速D/A（TS为10μs～100μs）、低速D/A（TS＞100μs）等 (7) 接口形式：D/A转换器与单片机接口方便与否，主要决定于转换器本身是否带数据锁存器 第五讲 信号转换接口 总的来说有两类D/A 转换器，一类是不带锁存器的，另一类是带锁存器的。对于不带锁存器的D/A转换器，为了保存来自单片机的转换数据，接口时要另加锁存器，因此这类转换器必须在接口线上；而带锁存器的D/A转换器，可以把它看作是一个输出口，因此可直接在数据总线上，而不需另加锁存器。 3、D/A转换器的分类 数模转换器的类型很多，目前在集成化的数模转换器中经常使用的一种是T型网络D/A转换器。 第五讲 信号转换接口 3、D/A转换器的分类 常用D/A转换技术： ?二进制权电阻网络 D/A 转换器，由四部分组成： （1）权电阻网络； （2）模拟开关； （3）参考电压； （4）权电阻网络输出端的电流--电压变换器。 第五讲 信号转换接口 单片机原理及应用 机械类专业必修课 2012年10月 主讲人：王红星 专 业: 机械制造及其自动化 教学内容 0、课程准备 1、微型计算机基础 3、中断、定时与串行通信 2、微机系统结构及编程 4、人机交互接口 5、信号转换接口 第五讲 信号转换接口 单片机应用的重要领域是测控。在其应用过程中，除数字量外还会遇到另一类物理量，即模拟量。例如：温度、速度、电压、电流、压力等，它们都是连续变化的物理量。由于计算机（单片机）只能处理数字量，因此计算机（单片机）控制系统中凡遇到有模拟量的地方，就要进行模拟量向数字量、数字量向模拟量的转换，也就出现了单片机数/模和模/数转换的接口问题。 5.1 A/D转换接口 1、A/D转换原理 在单片机控制系统中，被控制的对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等）信号，而单片机处理系统能够处理的是数字信号。因此，必须先将模拟信号转换成数字信号，再输入到单片机处理系统. 第五讲 信号转换接口 将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称A/D转换器）。其工作原理框图如图所示： A/D转换器 输入模拟量 数字量输出 第五讲 信号转换接口 2、A/D转换过程 A/D转换过程一般是由采样、保持、量化和编码四个步骤完成的。即首先对输入的模拟电压信号进行采样，采样结束后进入保持时间，在这段时间内将取样的电压量化为数字量，然后按一定的编码形式输出，这样重复即可将一段模拟信号转换为数字信号输出。 采样保持电路 编码电路 量化电路 第五讲 信号转换接口 （1）采样和保持电路 采样：把时间上连续变化的信号变换为时间离散的信号。 采样是通过采样器完成的，采样器（电子模拟开关）在采样脉冲S(t)的作用下，将随时间连续变化的模拟信号F(t)转变为时间上离散的模拟信号。 第五讲 信号转换接口 第五讲 信号转换接口 采样定理：当采样频率不小于输入模拟信号频谱中最高频率的两倍时，采样信号可以不失真地恢复为原模拟信号，即： 式中fS采样频率，f为输入信号vI的最高频率分量的频率。 避免混叠失真应满足：1、信号要限带，即对于 |f|≧fimax，有X(f)=0，然后抽样；2、满足抽样 条件。 第五讲 信号转换接口 因为每次把取样电压转换为相应的数字量都需要一定的时间，所以在每次取样以后，必须把取样电压保持一段时间。完成这个转换过程的电路就是保持电路。 第五讲 信号转换接口 （2）量化和编码 量化：数字信号不仅在时间上是离散的，而且数值上的变化也不是连续的。这就是说，任何一个数字量的大小，都是以某个最小数量单位的整倍数来表示的。因此，在用数字量表示取样电压时，也必须把它化成这个最小数量单位的整倍数，这个转化过程就