第8章 模数和数模转换演示文稿.PPTVIP

第8章 模/数和数/模转换 本章内容 8位数/模转换器DAC0832 12位数/模转换器AD567 8位模/数转换器ADC0809 12位模/数转换器AD574 8.1模拟输入输出系统 8.1.1 微机与控制系统接口 模/数和数/模用途： 控制和测量仪表 在测量和工业实时控制中，经常要对一些现场物理量进行测量，或者将其采集下来进行处理。这些物理量可能是电信号，也可能是非电信号 在数学计算机中，任何物理量都是以数字的形式表示和进行处理的，而电信号、非电信号一般都是模拟量信号，所以就需要将模拟信号转换成数字量信号，这一转换过程称为模数转换，即A/D转换 另一方面，为满足测控系统各执行机构对模拟量信号的要求，需要将计算机处理后的用于控制的数字量信号转换成模拟量信号，这一转换过程称为数模转换，即D/A转换 A/D转换和D/A转换是微型机算计与外界联系的重要桥梁，是微型机算计在测量、控制和各类智能仪器仪表中不可缺少的重要环节 8.1.2 模拟输入通道 传感器（Transducer） 能够把生产过程的非电物理量转换成电量（电流或电压）的器件，如温度传感器。 2. 信号放大器（Amplifier） 信号放大器把传感器输出的信号放大到ADC 所需的量程范围。 3. 低通滤波器（Low-pass Filter） 滤波器用于降低噪声、滤去高频干扰，以增加信噪比。 4. 多路开关（Multiplexer） 把多个现场信号分时地接到A/D 转换器上转换，达到共用A/D转换器以节省硬件的目的。 5. 采样保持器（Sample hold） 对高速变化的信号进行A/D转换时，为了保证转换精度，需要使用采样保持器。周期性地采样连续信号，并在A/D转换期间保持不变。 8.1.3 模拟输出通道 模拟输出通道用来将数字信号变成模拟的电流或电压。 由数模（D/A）转换器来完成。 一般要还经过低通滤波，使其输出波形平滑。 如果需要，可以采用功率放大器作为模拟量输出的驱动电路。 8.2 数/模 (D/A) 转换芯片及接口 8.2.1 DAC的主要性能指标 8.2.2 8位数模转换器DAC0832 8.2.3 12位数模转换器AD567 8.2.1 DAC的主要性能指标 (1) 分辨率 分辨率是当输入数字量发生单位数码变化（即1LSB）时， 所对应的输出模拟量的变化量，即等于模拟量输出的满量程值的 1/2N （N为数字量位数）。分辨率也可以用相对值（1/2N）百分率表示。在实际应用中，又常用数字量的位数来表示分辨率。 (2) 转换精度 转换精度是指一个实际的D/A转换器与理想的D/A转换器相比较的转换误差。理想的D/A转换器特性下图所示。精度反映D/A转换的总误差。包括绝对精度和相对精度。 理想的D/A转换特性 ① 绝对精度 对应于给定的满刻度数字量，D/A实际输出与理论值之间的误差。该误差是由于D/A的增益变化、零点漂移和噪声等引起的，一般应低于2－（n－1）或1/2LSB。。  ② 相对精度 在满刻度已经校准的情况下，在整个刻度范围内对应于任一数码的模拟量输出与理论值之差。 （3）线性误差 相邻两个数字输入量之间的差应该是1LSB，即理想的转换特性应是线性的。在满刻度范围内，偏离理想的转换特性的最大值称线性误差。 （4）建立时间。 当D/A转换器的输入数据发生变化后，输出模拟量达到稳定数值，即进入规定的精度范围内所需要的时间。 （5）温度系数。 D/A转换器的各项性能指标一般在环境温度为25℃下测定。 环境温度的变化会对D/A转换精度产生影响，这一影响分别用失调温度系数、增益温度系数和微分非线性温度系数来表示。 这些系数的含义是当环境温度变化1℃时该项误差的相对变化率，单位是×10-6/℃。  8.2.2 8位数模转换器DAC0832 集成D/A芯片类型很多，按生产工艺分有双极型、MOS型等；按字长分有8位、10位、12位等；按输出形式分有电压型和电流型。另外，不同生产厂家的产品，其型号各不相同。例如，美国国家半导体公司的D/A芯片为DAC系列，如DAC0832等；美国模拟器件公司的D/A芯片为AD系列，如AD558等。使用时可参阅各公司提供的使用手册。 DAC0832： 典型的电流输出型通用DAC芯片，20条引线，双列直插式，内部具有两级数据寄存器。DAC0832具有以下特性： 输出差动电流 数字量输入具有双重缓冲 内部具有数据寄存器，可以直接和处理机系统相连 分辨率为8位，建立时间为1us，满量程误差 电源为+5V~+15V，基准电压范围?10V~+10V，功耗20mW 1．DAC0832的内部结构和引脚 DI7?DI0——D/A转换器的数字量输入引