第10章 AD与DA转换器接口-D06.ppt

第10章 A/D及D/A转换接口 主要内容 1 控制系统中的模拟接口 2 数/模转换器芯片(DAC)及其接口技术 3 模/数转换器芯片(ADC)及其接口技术 4 A/D及D/A器件的选择 1、传感器 它是把非电信号转换成电信号的器件。 2、多路切换开关 多路开关的作用是实现多路复用，以降低系统的成本。 3、整形放大 从模拟开关送来的信号往往很微弱，需要经过整形放大环节。 4、采样保持 在转换期间保持采样信号不变，可保证转换的精度。 5、A/D转换器 按分辨率可分为4位、6、8位、10位、12位、14位、16位等。按工作原理可分为逐次逼近型和积分型等。 6、D/A转换器 经D/A转换后的模拟信号通常需要进行低通滤波和功放等处理。按输出可分为电流型和电压型。 3. 线性误差和微分线性误差 4. 数据转换器的温度系数 5. 建立时间(Settling Time) 6. 电源敏感度(PowerSupplySensitivity) 7. 输出电压一致性(顺从性)(Output Voltage Compliance) AD转换器的基本原理6 (6)??? 压频变换型 压频变换型（Voltage-Frequency Converter）是通过间接转换方式实现模数转换的。 原理是首先将输入的模拟信号转换成频率，然后用计数器将频率转换成数字量。 从理论上讲这种A/D的分辨率几乎可以无限增加，只要采样的时间能够满足输出频率分辨率要求的累积脉冲个数的宽度。 优点是分辨率高、功耗低、价格低，但是需要外部计数电路共同完成A/D转换。 2 AD转换器的主要技术指标1 1.分辨率(Resolution) 指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2n的比值。分辨率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。 2.转换速率(Conversion Rate) 完成一次从模拟转换到数字的A/D转换所需的时间的倒数。 积分型A/D的转换时间是毫秒级属低速A/D，逐次比较型A/D是微秒级属中速A/D，全并行/串并行型A/D可达到纳秒级。 AD转换器的主要技术指标2 3. 量化误差(Quantizing Error) 由于AD的有限分辨率而引起的误差，即有限分辨率A/D的阶梯状转移特性曲线与无限分辨率A/D（理想A/D）的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差。通常是1个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB、1/2LSB。 4.偏移误差(Offset Error) 输入信号为零时输出信号不为零的值，可外接电位器调至最小。 AD转换器的主要技术指标3 5.满刻度误差(Full Scale Error) 满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差 6. 线性度(Linearity) 实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移，不包括以上三种误差。 其它指标还有：绝对精度，相对精度，微分非线性，单调性和无错码，总谐波失真和积分非线性。 3 典型A/D转换器工作原理 目前市场上A/D转换器的种类很多，功能、特性各异。为了方便学习与实验，采用A/D转换器芯片ADC0809为例。 ADC0809是CMOS数据采集器件，由于它不仅包括一个8位的逐次逼近型的A/D部分，而且还提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑。 ADC0809主要性能1 (1)??? 分辨率为8位 (2)??? 精度为７位 (3)??? 转换时间为100μs (4)??? 工作温度范围为-40～+85℃， (5)??? 功耗为15mW (6)??? 输入电压范围为０～5V ADC0809主要性能2 (7)??采用了由电阻阶梯和开关组成的开关 树型D/A，能确保无漏码。 (8)??零偏差和满量程误差均小于1/2LSB，故不需校准。 (9)??单一5V电源供电。 (10) 8个模拟输入通道，有通道地址锁存。 (11) 数据有三态输出能力，易于与微机相连，也可独立使用。 * * 微机的重要应用领域之一是信号自动监测 和自动控制系统。 一个闭环控制系统可表示为： 被控对象 传感器 A/D转换 D/A转换 功 放 计算机 10.1 控制系统中的模拟接口 微机与控制系统的接口 10.2 数/模转换器芯片(DAC)及其接口技术 1 D/A的性能参数和术语 2 D/A转换器的分类 3 典型D/A转换器工作原理 4 D/A转换器应用举例 D/A的性能参数和术语 1．? 分辨