第11章-模数数模转换(南通大学)(陈继红).pptVIP

第11章 模数、数模转换 11.1 A/D变换器及其接口 11.1.1 A/D变换器的基本概念 1. 量化 当以数量表示连续量的时候都会遇到量化问题。所谓量化就是以一定的量化阶距为单位，把数值上连续的模拟量转变为数值上离散量的过程。 设输入为x(t)，量化阶距是q，量化后的输出为y(t)，那么量化可以表示为： y(t) = INT(x(t)/q) 其中INT是取整函数，x(t)/q的小数部分被舍去。 2. 输入极性与编码 3. A/D变换器的主要性能参数 (1) 量化误差 A/D变换器将连续的模拟量转换为离散的数字量，对一定范围内的连续变化的模拟量只能量化成同一个数字量。从前面量化图中可见y(t)的量化误差是±0.5q；y(t)的最低位（LSB）的变化对应于输入变化一个量化阶距q，因此又以±0.5LSB表示量化误差。 (2) 分辨率 A/D变换器的分辨率能表示A/D变换器对输入信号的分辨能力。A/D变换器的分辨率以输出二进制数的位数表示。 (3) 转换误差 转换误差说明A/D变换器实际的输出数字量与理论上的输出数字量之间的差别，通常以整个输入范围内的最大输出误差表示。一般用最低有效位的倍数来表示转换误差，例如转换误差≤±1LSB，就说明在整个输入范围内，输出数字量与理论上的输出数字量之间的误差小于最低位的一个数字。 (4) 转换时间 转换时间是指A/D变换器开始一次转换到完成转换得到相应的数字量输出所需的时间。 (5) 量程 量程是指A/D变换器能够实现转换的输入电压范围。 4. A/D变换器的类型 11.1.2 典型A/D变换器介绍 1. 8位A/D变换器ADC0808/0809 CMOS工艺的8位A/D变换器； 8位逐次逼近型A/D变换器； 包括一个8通路模拟开关； 不需要外部调零，不需要满刻度调整； 数据输出接口有三态功能； 转换时间：100us，功耗：15mW，工作温度范围：-40℃～+85℃； ADC0808的误差为±1/2 LSB，ADC0809的误差为±1LSB。 ADC0808/0809的内部逻辑框 (1) 引脚介绍 IN0-IN7：模拟输入信号； ADDC、ADDB、ADDA：输入通路选择控制； ALE：上升沿将输入通路选择控制锁存； VCC和GND分别为电源（5V）和地； START：A/D启动信号，脉冲宽度应大于200ns； CLOCK：时钟脉冲，频率范围为10KHz～1MHz； EOC：转换结束信号，上升沿有效； OE：数据输出允许端； D7-D0：数字量输出端（三态）。 (2) ADC0809的时序 2. 高速逐次逼近型A/D变换器AD7472 12位高速逐次逼近型A/D变换器； 最高采样频率可达1.5MSPS(Mega-Sample/s)； 低功耗，平均功耗仅为4mW； 电源：2.7V～5.25V； 标准的数字接口电路（具有三态）； 具有跟踪/保持功能。 (1) 内部结构 (2) 引脚说明 (3) 操作时序 11.1.3 应用举例 【例1】 0809通过8255与CPU接口。PA口工作于方式0输入。PB口工作于方式0输出。8255的PC口高4位工作于方式0输入，PC7接0809的EOC。8255的PC口低4位工作于方式0输出，PC0接0809的START和ALE。8255的地址为70H～73H。 (1)下面的一段程序以查询的方式对IN0端进行100次采样，数据存入DATA开始的内存中。 MOV AL ， ；8255编程 OUT 73H ，AL MOV AL ， 00H OUT 72H ，AL ；START、ALE=0 MOV BX ， OFFSET DATA ；DATA是数据区首地址 MOV CX ， 100 MOV AL ， 00H OUT 71H ，AL ；选IN0 AGAIN： MOV AL ， 01H OUT 72H ，AL ；START、ALE=1 MOV AL ， 00H OUT 72H ，AL ；START、ALE=0 WAIT0: IN AL ， 72H AND AL ， 80H JNZ WAIT0 ；若EOC为低，则执行下条指令 WAIT1: IN AL ， 72H