第10章模数及数模转换.ppt

第10章 模/数和数/模转换 重点与难点 重点　 模/数转换接口技术 数/模转换接口技术 难点　 A/D转换芯AD574与ISA总线连接的原理 D/A转换芯片DAC0832与ISA总线连接的原理 10.1 概述 10.2 模/数与数/模转换通道的组成 　　10.2.1 模/数转换通道的组成 二、信号放大处理 　信号放大处理电路，接在A/D转换器与传感器之间，用于解决以下存在问题 　A/D转换器与传感器二者电压不匹配 　如果是电流型输出传感器，要进行Ⅰ～Ⅴ变换与放大处理，将电流信号对应变换成电压信号　 　传感器工作在现场，可能存在复杂的强电磁波的干扰，通常采用RC低通滤波器，滤除叠加在传感器输出信号上的高频干扰信号，也可采用有源滤波技术，使得滤波特性更好　 三、多路转换开关（Multiplexer） 一个数据采集系统（A/D转换）往往要采集多路模拟信号 通常只用一片A/D转换芯片，轮流选择输入信号进行采集，既节省了硬件开销，又不影响对系统的监测与控制 许多A/D转换芯片内部具备多路转换开关，一片A/D转换芯片可以轮流采集多路模拟输入信号，如果A/D转换芯片不具有多路转换功能，则在A/D转换之前外加模拟多路转换开关　 常用的模拟多路开关介绍 1．CD4051B的基本结构 CD4051B采用了CMOS工艺，16脚DIP封装 当使能端INH为0状态时，CD4051B才能选择导通，由选择输入端A2A1A0三位二进制编码来控制（CH0～CH7）八个输入通道的通断。该芯片能实现双向传输，即可以实现多传一或一传多两个方向的传送 2．CD4051B与不同电平接口时的电源供电 CD4051B常用的两种电源供电方式如图10-3所示 ①与TTL或NMOS逻辑器件接口，如图10-3(a)所示，VDD=5V，VSS=0V，VSS作为数字信号的地，与TTL及NMOS电源相容。由于VEE接-5V，所以开关可以接通-5V～+5V之间的模拟信号 ②与CMOS逻辑器件接口，如图10-3(b)所示，VDD=7.5V，VSS=0V，可作为CMOS逻辑器件的供电电源。而VEE=-7.5V，所以开关可以接通-7.5V～+7.5V之间的模拟信号 3．通道的扩展 并接两片CD4051B，就可以扩展成为十六选一的模拟多路开关，如图10-4所示 四、采样保持器（Sample Holder） 在A/D转换器进行采样期间，保持被转换输入信号不变的电路称为采样保持电路 A/D转换器完成一次转换所需要的时间称为转换时间 不同A/D转换芯片，其转换时间各异，对于连续变化较快的模拟信号如果不采取采样保持措施，将会引起转换误差 慢速变化的模拟信号，在A/D转换系统中，完全可以不必采用采样保持电路，而且并不会影响A/D转换的精度 1．采样/保持器的基本原理 采样保持器是指在逻辑电平的控制下处于“采样”或“保持”两种工作状态的电路,采样/保持示意图如图10-5所示，在采样状态下，电路的输出跟踪输入模拟信号，在保持状态下，电路的输出保持着前一次采样结束时刻的瞬时输入模拟信号，直到进入下一次采样状态为止。从图10-5中可以看出，经过对Vi的采样，V0的小平台电压值保持到下一次的采样开始，该稳定的“小平台”电压供A/D转换器进行A/D转换 2．常用的集成采样/保持器 按照集成型采样/保持器的性能可分为如下几类： ①通用采样/保持器芯片：例如AD582、AD583、LF198、LF298以及LF398等 ②高速采样/保持器芯片：例如HTS-0025、THS-0060、THC-1500以及ADSHM-5等 ③高分辨率采样/保持器芯片：例如SHA1144、AD389以及SHA6等 ④超高速采样/保持器芯片：例如THS-0010（压摆率300V/μs）及HTC-0300（压摆率250V/μs）等 AD582采样/保持器和LF398采样/保持器 五、A/D转换器（Analog to Digit） A/D转换器是模/数转换通道的核心环节，其功能是将模拟输入电信号转换成数字量（二进制数或BCD码等），以便由计算机读取、分析处理，并依据它发出对生产过程的控制信号 10.2.2 数/模转换通道的组成 必须要将计算机输出的数字量转换成模拟的电流或电压，这个任务主要由数/模转换器来完成 数/模转换芯片一般内部设有输入锁存器，能将计算机输入给它的数字量锁存下来 需要有一级功率放大电路，将D/A输出的电流或电压放大到足以驱动执行机构 10.3 模/数与数/模转换器的主要技术指标 10.3.1 模/数转换器的主要技术指标 分辨率（Resolution） 精度（precision） 量程（满刻度范围——Full Scale