MSP430ADDA转换器的应用教学资料.doc

第6章 A/D、D/A转换器的应用 6.1 A/D、D/A转换器的工作原理 6.1.1 D/A转换器的工作原理 D/A转换器（Digital to Analog Converter）是一种能把数字量转换成模拟量的电子器件；A/D转换器（Analog to Digital Converter）则相反，它能把模拟量转换成相应的数字量。在微机控制系统中，经常要用到A/D和D/A转换器。 D/A转换器从工作原理分为T型电阻网络、倒T型电阻网络、权电阻网络几种形式。 倒T型电阻网络的工作原理如图6.1所示。 图6.1 倒T型电阻网络型D/A转换器 输出电压 的大小与数字量具有对应的关系。 D/A转换器的主要性能指标： 分辨率是指输入数字量的最低有效位（LSB）发生变化时，所对应的输出模拟量（电压或电流）的变化量。它反映了输出模拟量的最小变化值。分辨率与输入数字量的位数有确定的关系，可以表示成FS/2n。FS表示满量程输入值，n为二进制位数。对于5V的满量程，采用８位的DAC时，分辨率为5V/256＝19.5mV；当采用12位的DAC时，分辨率则为5V/4096＝1.22mV。显然，位数越多分辨率就越高。 线性度（也称非线性误差）是实际转换特性曲线与理想直线特性之间的最大偏差。常以相对于满量程的百分数表示。如±１％是指实际输出值与理论值之差在满刻度的±１％以内。 3）绝对精度（简称精度）是指在整个刻度范围内，任一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值之间的最大误差。绝对精度是由DAC的增益误差（当输入数码为全1时，实际输出值与理想输出值之差）、零点误差（数码输入为全０时，DAC的非零输出值）、非线性误差和噪声等引起的。绝对精度（即最大误差）应小于1个LSB。 4）建立时间是指输入的数字量发生满刻度变化时，输出模拟信号达到满刻度值的±1/2LSB所需的时间。是描述D/A转换速率的一个动态指标。电流输出型DAC的建立时间短。电压输出型DAC的建立时间主要决定于运算放大器的响应时间。根据建立时间的长短，可以将DAC分成高速（＜1μS)、中速（100～1μS）、低速（≥100μS）几档。 应当注意，精度和分辨率具有一定的联系，但概念不同。DAC的位数多时，分辨率会提高，对应于影响精度的量化误差会减小。但其它误差（如温度漂移、线性不良等）的影响仍会使DAC的精度变差。 6.1.2 典型的D/A转换器DAC0832 DAC0832芯片由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换及控制电路三部分组成，如图6-2所示。 DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适应于各种需要，如要求多路D/A异步输入、同步转换等。D/A转换结果采用电流形式输出，若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也可外接。DAC0832属于倒T 型电阻网络型D/A转换器,内部无运算放大器DAC0832的主要技术指标： 1）分辨率 8位 2）电流建立时间 1μs 3）只需在满量程下调整其线性度 4）可单缓冲、双缓冲或直接数字输入； 5）低功耗 20mW 6）单一电源 +5 ~ +15V 图6.2 DAC0832内部结构 DI0~DI7：数据输入线，TLL电平。 ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。 CS：片选信号输入线，低电平有效。 WR1：为输入寄存器的写选通信号，低电平有效。 XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。 WR2：为DAC寄存器写选通输入线，低电平有效。 Iout1:电流输出线。当输入全为1时Iout1最大。 Iout2: 电流输出线。其值与Iout1之和为一常数。 Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻. Vcc:电源输入线 (+5v~+15v) Vref:基准电压输入线 (-10v~+10v) AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地. DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好. A/D转换器的工作原理 A/D转换器的按工作原理分为积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ-Δ调制型A/D转换器的工作原理。 逐次逼近式A/D转换器是一种采用对分有哪些信誉好的足球投注网站原理来实现A/D转换的方法，逻辑框图如图6-3所示。 图6.3 逐次逼近式A/D转换器逻辑框图 逐次逼近转换过程和用天平称重物非常相似。天平称重物过程是，从最重的砝码开始试放，与被称物体进行比较，若物体重于砝码，则该砝码保留，否则移去。再加上第二个次重砝码，由物体的重量是否大于砝码的重量决定第二个砝码是留下还是移去。照此一直加到最小一个砝码为止。将所有留下的砝码重量相加，就得此物体的重量。仿照这一思路，逐次比较型A/D转换器，就是将输入模拟信号与不同的参考电压作多次比较，使转换所