第十章模拟接口电路.doc

第十章??模拟接口电路 ? ??10.1概述 在自动控制和测量系统中，被控制和被测量的对象往往是一些连续变化的物理量。如： 温度、压力、流量、速度、电流、电压等。这些随时间连续变化的物理量，称为模拟量(Analog)。计算机参与测量和控制时，模拟量不能直接送入计算机，必须先把它们转换成数字量 (Digital)。能够将模拟量转换成数字量的器件称为模拟数字转换器，简称ADC。同样，计 算机输出的是数字量，不能直接用于使用模拟量的控制执行部件，必须将这些数字且转换成 模拟量。能够将数字量转换成模拟量的器件称为数字／模拟转换器，简称DAC。因此，我们常把ADC和DAC器件以及相关电路成为模拟接口电路。 ???? 计算机通过ADC或DAC转换器，与外界使用模拟量的设备相连接的技术就是模拟接口技术，它是计算机应用于自动控制领域的基础。一个典型的计算机测控系统如图10-1所示。 ?????? 图10-1 典型的计算机检测、控制系统框图 ? 10.2 /模（D/A）转换器 一、 D/A转换器的工作原理 ?1.D/A转换器的构成 ?? 由数据缓冲器，数据寄存器，电源开关，电阻网络及运放构成。 ?2. 电阻网络 ?a.权电阻网络?? b. R-2R梯形电阻网络 ? （从运放构成比例电路????? 加法电路 ） ?? 由????? 二、 D/A转换器的主要技术指标 1. 分辨率? 2. 稳定时间? 3. 输出电平? 4. 绝对精度5. 相对精度? 6. 线性误差? 7. 温度示数 三、 典型D/A转换器芯片 ? 1. 芯片分类 按转换方式分为??????? 串行（慢. 线少??? 长距离 ）?? 并行（快. 线多??? 短距离 ） 按工艺??????????????????? 双极型????????????????????????????? ?MOS型 ???????????????????? 按字长??????????????????? ??8位?????????????????????????????? ?10位 …???????????????????? 20位 ????????????????????? 按输出形式?????????????? 电压???????????????????? 电流 2. DAC 0832 a.????????? 管脚图 b.???????? 逻辑结构图 c.???????? 工作方式????????双缓冲工作方式?????单缓冲工作方式????????????? 直通工作方式 d.???????? 主要技术性能 . 电流建立时间 1μm . 分辨率8位 . 线性误差0.2％ . 非线性误差0.4％ .三种输入方式 . 数字输入与TTL并容 . 温度小数 0.002％? 1 ⑧. 功耗 20mw . 电源? 单电源 +5～15 . 参考电压 +10V ～ -10V 10.2.1 D/A转换器的工作原理 一.????? D/A转换器的工作原理 D/A（Digit to Analog）转换器的主要作用是将二进制的数字量换为相应的模拟量。D/A转换器的主要部件是电阻开关网络。其主要网络形式为权电阻网络和R-2R梯形电阻网络。 运放工作在成性区域时，输入电压Vi与输出电压的关系为 V0=-(Rf/R)Vi 若输出端有n个支路，则V0与Vi关系为： 运算放大器的输入端可以时权电路网络 权电路网络即是每一位的电阻值为2iR(i为该电阻所在的位数)。若每一位电阻都由一个开关Si控制。当Si合上时Si＝1，Si断开时Si＝0，则可得输出模拟电压V0与输入的关系为： （1）.所有开关Si断开时，V0=0 （2）.所有开关Si合上时，输出电压V0为最大，即V0=-(255/256)VRef 如果用一个8位二进制代码，分别控制图中的8个开关Si当I位的二进制码位1时，使i位的开关Si合上;若i位的二进制码为0使，相当于该位的Si开关断开，即该位对V0无响应，这就可以组成简单的八位D/A转换器。 ? 由此可见，D/A转换器的转换精度与基准电压V ?的精度、权电阻和电子开关S? 的精度及位数有关。显然，位数越多，转换精度越高，但同时所需的权电阻的种类越多。由于在集成电路中制造高阻值的精密电阻十分困难，因此，常用R-2R“T型”电阻网络代替权电阻网络，构成D/A转换器。 ? R-2R梯形电阻网络原理图如下图。由于这种电阻网络只用两种阻值组成，用集成工艺生产比较容易，精度也容易保证。 ? 在图中，各位开关的状态由数据所存器的对应位所决定。如果第i位数据所存器为1，则相应的该位的开关接至求和点“? ”，将增加电流? ；如果数据所存器该位为0，则相应的该位的开关接地，它将不增加电流。? 为交点处的电压。其中?? 将开关求和点的所有各路的