第九章-嵌入式Linux驱动程序开发(3).ppt

* 9.6 A/D和D/A转换 一、一般测控系统组成 控 制 对 象 微型计算机 信号处理 信号处理 信号处理 传感器 1 传感器 2 传感器 n 执行 部件 放 大 驱 动 A/D 转 换 器 D/A 转 换 器 多 路 开 关 采样保持 放大驱动 开关量 1．传感器 将物理量转换为电量 2．信号处理环节 信号调理，一般含放大、阻抗匹配、高低通滤波等 3．多路转换开关 多路选择一路，常用的有：CD4051、AD7501 （八选择一） 4．采样保持（采保）电路 可工作于采样、保持二种状态。 采样时，输出与输入相同；保持时在一定时间保持不变，一般用在A/D前端，保证在A/D转换期间输入电压不变，提高A/D精度。常用的有：LF398 （一） 转换原理 1、权电阻式D/A转换器 二、 D/A（数模）转换 I0 D0 2n-1R I1 D1 2n-2R I2 D2 2n-3R In-1 Dn-1 2R Rf(R/2) VREF V0 _ A + 权电阻D/A转换原理 VO=-I Rf 2．T型电阻网络式D/A转换器 （二）指标 1．分辨率 分辨率是指最小输出电压（对应于输入数字量最低位增1所引起的输出电压增量）和最大输出电压（对应于输入数字量所有有效位全为1时的输出电压）之比，即表示DAC所能分辨的最小模拟信号的能力。 2．转换精度 绝对转换精度是指满刻度数字量输入时，模拟量输出接近理论值的程度 相对转换精度一般用绝对转换精度相对于满量程输出的百分数来表示，有时也用数字量的最小有效值（LSB）的几分之一来表示 3．非线性误差 D/A转换器的非线性误差定义为实际转换特性曲线与理想特性曲线之间的最大偏差，并以该偏差相对于满量程的百分数度量 4．转换速率/建立时间 转换速率实际是由建立时间来反映的 建立时间是指数字量为满刻度值（各位全为1）时，DAC的模拟输出电压达到某个规定值（比如90％满量程）时所需要的时间 三、A/D（模数）转换 A／D转换器是指通过一定的电路将模拟量转变为数字量。A／D转换后，输出的数字信号有8位、l0位、12位和16位等。 类型:双积分、逐次逼近、并行等。 Vo VIN D7 D1 D0 逐次逼近式A/D转换原理 _ + 比较器 逐次逼近 寄存器 (SAR) 控制电路 输出缓冲寄存器 D/A 转换器 启动信号 CLK时钟 转换结束 (一）A/D转换原理 (二）A/D转换器的主要性能参数 1. 分辨率 分辨率是指A／D转换器能分辨的最小模拟输入量。通常用能转换成的数字量的位数来表示，如8位、10位、12位、16位等。 2. 转换时间 转换时间是A／D完成一次转换所需的时间。 3. 量程 量程是指所能转换的输入电压范围。 4. 精度 A／D转换精度分为绝对精度和相对精度两种。 （1）绝对精度：是指对应于—个给定量，A／D转换器的误差，其误差大小由实际模拟量输入值与理论值之差来度量。 （2）相对精度：由相对误差决定。相对误差是指绝对误差与满刻度值之比，—般用百分数表示。例如，对于—个8位0~5V的A／D转换器，如果其绝对误差为： 1/256 ?5=19.5mV 则其相对误差为0.39%。 1、采样保持电路 （ 1） 采样：把一个时间上连续变化的模拟量转换为一个脉冲串，脉冲的幅度取决于输入模拟量。 （2） 保持：是将采样得到的模拟量值保持下来，使之等于采样控制脉冲存在的最后瞬间的采样值。 （3） 采样定理：理论和实践都证明，只要满足下列条件，采样保持得到的输出信号在经过信号处理后便可还原成原来的模拟输入信号： （三）A/D转换的辅助电路 V0 - Av + S(t) Vi T Vc Cb S ( t ) υ I ( t ) υ SH ( t ) T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 T 6 T 7 T 8 t t t O O O （ a ） 采样脉冲 （ b ） 输入电压 （ c ） 采样保持 2、 多路转换开关 在实际应用时，要解决多个回路和A／D、D/A转换器之间的切换问题。一般采用两种方法： （ 1） 一种方法是用独立的多路转换模拟开关轮流切换各回路和A／D、D／A之间的通路，对于