第九章数╱模D╱A及模╱数A╱D转换器实验.docVIP

第九章 数/模(D/A)及模/数(A/D)转换器实验 一、实验目的 1、了解ADC0809芯片及外围芯片的功能。 2、掌握利用A/D转换芯片（ADC0809），将模拟量转换成数字量的过程与基本原理。 3、学会利用ADC0809芯片进行模/数转换的编程方法。 二、实验内容 编写程序：将一个由传感器产生的模拟信号（电流/电压）转换成微机所能接受的数字量信号，转换结果送入微机内存中，并显示在屏幕上，采样点取256个。 三、实验仪器 1、IBM PC系列微机一套。 2、计算机硬件实验装置。 3、逻辑笔。 4、相应传感器。 六、实验步骤 1、自行设计实验方案。 2、填写实验可行性论证报告。 3、自行完成硬件电路设计及软件程序设计。 4、在指导教师的指导下完成实验。 四、思考题 1、画出接口电路连线图。 2、画出的输出波形。 3、打印出程序清单和执行结果。 4、实验中出现了那些问题，是如何解决的？ 附 录：数/模(D/A)及模/数(A/D)转换器可编程并行D/A转换器的电路设计中，使输入数码的位数与数字量的位数相同，对应输入数码的每一位都设有信号输入端D0、D1、D2……，用以控制相应的模拟切换开关—电子开关，基准电压VREF接到电阻网络上，其转换器的原理如图8-1所示。 并行数模D/A转换器工作过程：数字量 → 按权相加 → 模拟量。因此，当D/A转换电路的电子开关端输入的二进制编码全为1，则运算放大器输出为 －（1-1/2n）×VREF ；当电子开关端输入的二进制编码全为0，则运算放大器输出为0。所以，D/A转换器的输出在0到－（1-1/2n）×VREF之间。 2、D/A转换器的主要性能参数 分辨率：分辨率是指D/A转换器所能分辨的最小电压增量。 转换精度：D/A转换器的转换精度就是用最大的静态转换误差的形式表示，这个转换误差应包括非线性误差、比例系数误差以及漂移误差等综合误差，它反映了实际输出电压与理论输出电压之间的接近程度。一般采用数字量的最低有效位（LSB）作为衡量单位，用LSB的二分之一或全标出电压的百分数来表示。 转换时间：DAC的输入数字量有满刻度值的变化时，其输出模拟信号电压达到满刻度值1/2LSB（最低有效位）时所需要的时间。在实际应用中，要正确选择D/A转换器，使它的转换时间小于数字输入信号发生变化的周期。 线性度：通常用非线性误差的大小表示DAC的线性度。在D/A转换时，若数据连续转换，则输出的模拟量应该是线性的。即在理想情况下，DAC的转换特性应是线性的，实际转换中，把理想的输入／输出特性的偏差与满刻度输入之比的百分数，称为非线性误差。 输出电平：不同型号的D/A转换器件的输出电平相差较大。一般为5V～10V，有的高压输出型的输出电平则高达24V～30V。 温度系数：在满刻度输出的条件下，温度每升高１0C，输出变化的百分数定义为温度系数。温度系数也称温度灵敏度，常用PPM／０Ｃ表示（PPM为百万分之一）。一般D/A转换器的温度系数为：＋50PPM／０Ｃ. 常用的D/A转换器如表8-1所示。描述D/A转换器性能的参数还很多，在计算机控制系统设计时，应根据实际，综合考虑分辨率、转换时间、精度及线性度以满足设计任务所要求的技术指标。 表8-1：常用的D/A转换器 3、A／D转换器N位二进制数字量信号的A／D转换器 1）采样过程：将时间上连续变化的模拟量转变为时间上断续变化的模拟量。为保证采样实时性，要求输出跟随输入同步变化。 2）保持过程：将采样得到的模拟量的值保持下来（ Vo = k * Vc = f * Vi ）。为保证采样精确度，要求在A/D转换期间，保持输入模拟量的信号不变。 图8-10电路完成模拟量的采样与保持，其中T完成采样，Cb完成保持。目前采样保持电路多集成在一片芯片中，为专门的采样保持芯片，如AD583K、AD582K等。还有的芯片自带保持电路，如AD1554等。 图8-10 模拟量的采样与保持电路 3）量化过程：用基本的量化电平q的个数来表示采样—模拟电路得到的模拟电压值。这一过程实际上就是把时间上离散而数字上连续的模拟量以一定的准确度变为时间上、数字上都离散的、量级化的等效数字值。 如图8-11所示，采样保持的模拟量q进行量化，则分别量化为：2q、3q、q、2q、3q、4q、3q等。 4）编码过程：把已经量化的模拟数值（基准电平的倍数）用二进制数码（1/0）、BCD数码或其它的码来表示。 如图8-11所示，用二进制编码表示为：010、011、001、010、011、100、011等。 图8-11 模拟量的量化与编码图 4、A／D转换器的主要性能参数 1）分辨率：转换器所能转换成数字量的最小模拟电压。小于则不可分辨。 2）转换时间：完成一次A/D转换所需要