《微机原理与接口技术》（徐建平)785-2课件 第9章.pptxVIP

微机原理与接口技术 第9章 A/D与D/A转换 目录 D/A转换器 A/D转换器 9.1 9.2 CONTENTS 3 引子 在微型计算机的输入输出系统中，经常需要把外界连续变化的模拟信号送入计算机进行运算，或者把计算机中经过处理的数字信号输出以控制某些外设。完成由模拟信号到数字信号或由数字信号到模拟信号转换的过程分别称为模/数（A/D）转换或数/模（D/A）转换。A/D转换和D/A转换是两个互逆的过程，常用于计算机控制和测量仪表中。本章主要介绍D/A转换器和A/D转换器的基本原理与技术指标，以及两种典型芯片DAC0832和ADC0809的工作原理与使用方法。 内容提要 了解D/A转换器的基本原理和技术指标。 掌握DAC0832的工作原理和使用方法。 了解A/D转换器的基本原理和技术指标。 掌握ADC0809的工作原理和使用方法。 4 9.1 D/A转换器 9.1.1 D/A转换器概述 将数字信号转换成模拟信号的装置称为D/A转换器，简称DAC。 基准电压经过开关接到输入电路上，输入的二进制数的各位数字分别控制一个开关：值为1时开关接通，值为0时开关断开。输入电流通过一个电阻网络后，各支路的电流输入运算放大器经过相加和转换，从而实现由数字量到模拟电流或电压的转换。 （1）权电阻网络 在权电阻网络中，自上而下各支路的电阻值都是前一支路电阻的2倍。由于输入的二进制数的各位数字的权值不同，经过权电阻网络后，各支路可产生与二进制数各位的权成比例的电流。各支路的电流再经过运算放大器相加和转换，产生与二进制数成比例的模拟电流或电压。 转换后的输出电压Vo与输入基准电压Vref的关系为： 其中，若Di＝1，则开关Si闭合；若Di＝0，则开关Si断开。 在权电阻网络中，电阻的种类多，阻值变化范围大，不容易得到高精度的大电阻。 9.1 D/A转换器 （2）T型电阻网络 常用的方法是采用T型电阻网络，这种方法只使用两种阻值的电阻（R和2R）。各处的电压依次为： 若n位二进制数经D/A转换器，则输出的电压与数值的关系为： 在T型电阻网络中，各支路的电流直接输入到运算放大器中，具有较高的工作效率，因此被广泛采用。 9.1 D/A转换器 （1）分辨率 9.1 D/A转换器 提示 满量程电压指的是输入二进制数的各位均为1时的输出电压。 输出电压的最小变化量指的是输入的二进制数只有最低位为1时的输出电压。 （2）转换精度 转换精度指的是D/A转换的实际输出模拟值与理论值之间的最大偏差，表明了D/A转换的精确程度。 转换精度有两种表示方法：绝对精度和相对精度。绝对精度是指D/A转换实际输出的模拟值与理论值之差，通常以LSB的分数形式表示。相对精度是指满量程值校准后，实际输出的模拟值与理论值之差，通常以绝对精度与满量程（FSR）的百分比来度量。 例如，满量程值为10 V时，n位D/A转换器的精度为±1/2 LSB，则其最大可能误差为： 精度为±0.05%表示最大可能误差为： 9.1 D/A转换器 （3）建立时间 建立时间指的是当输入数值满量程后，输出模拟值稳定到最终值的±1/2 LSB时所需要的时间。该时间是表征D/A转换器性能的重要指标，显然建立时间越大，转换速率越低。 9.1 D/A转换器 提示 转换速率是指大信号工作时，模拟输出电压的最大变化速度，单位为V/µs。 （4）温度灵敏度 温度灵敏度指的是在满量程时，温度每升高1℃，输出模拟值变化的百分数。它反映了D/A转换器对温度变化的灵敏程度。 （5）输出范围 所谓输出范围，指的是D/A转换器输出电压的最大范围，一般为5～10 V。输出电压一般与参考电压、运算放大器的连接方式等有关。 9.1.2 D/A转换器芯片DAC0832 DAC0832是电流输出型D/A转换器，它的分辨率为8位，精度为±1 LSB，建立时间为1 μs，温度灵敏度为20×10-6/℃，参考电压为±10 V，单电源为＋5 V～＋15 V，功耗20 mW。 DAC0832是20引脚的双列直插式芯片。各引脚的定义及功能如下。 9.1 D/A转换器 9.1 D/A转换器 9.1 D/A转换器 DAC0832的内部由一个8位输入寄存器、一个8位DAC寄存器、一个8位D/A转换器（T型电阻网络）和相应辅助电路组成。 9.1 D/A转换器 9.1 D/A转换器 9.1 D/A转换器 9.1 D/A转换器 9.1 D/A转换器 DAC0832可工作在3种工作方式下，即单缓冲方式、双缓冲方式和直通方式。 9.1 D/A转换器 双缓冲方式是指输入寄存器和DAC寄存器均处于缓冲方式，即输入数据通过两个寄存器锁存后再送入D/A转换器。在这种工作方式下，数据接收与D/A转换可异步进行，可实现多个DAC同时转换输出。 将