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第10章 模/数和数/模转换
教学目的和教学要求
通过本章的学习,使学生掌握模/数和
数/模转换通道的基本组成、模/数与数/
模转换器的主要技术指标,掌握A/D转换
芯AD574及D/A转换芯片DAC0832分别与
ISA总线的连接及应用编程
了解常用模/数转换芯片和常用数/模
转换芯片
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
模拟量——连续变化的物理量
模拟/数字转换器
DAC
ADC
数字/模拟转换器
数字量—— 时间和数值上都离散的量
含有A/D与D/A转换的监控系统
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
一般模/数转换通道由传感器、信号处
理、多路转换开关、采样保持器以及A/D
转换器组成
一、传感器(Transducer)
传感器:能够把非电物理量转换成电量(电流
或电压)的器件,一般传感器由电容、电阻、
电感或敏感材料组成,在外加激励电流或电压
的驱动下,不同类型的传感器会随不同非电物
理量的变化,引起传感器的组成材料发生改
变,使得输出连续变化的电流或电压与非电物
理量的变化成正比
由于传感器组成材料发生改变引起输出电流或
电压的变化十分微弱,容易受外界干扰,因此,
在市场上能买到的各种变送器,已将传感器与放
大电路制作在一起,输出统一标准的0~10mA或
4~20mA电流,或0~5V电压,以便传输或直接送
A/D转换器进行A/D转换,其中,4~20mA标准电
流输出的传感器较为普遍,常说的流量变送器、
压力变送器等一般输出4~20mA标准电流,内部
处于恒流输出结构,显然电流型传感器比电压型
传感器抗干扰能力强,易于远距离传输,因此,
电流型传感器被广泛用于生产过程的检测系统中
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
八选一模拟多路开关
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
注意:两
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