第8章 微型计算机接口技术数模及模数转换.ppt

第8章 A/D及D/A变换器接口 1.数字到模拟(D/A)变换器 1) D/A变换器的基本原理及技术指标 典型的D/A变换器芯片通常由模拟开关、权电阻网络、缓冲电路等组成，其框图如图1所示。 其中数字量的每一位都对应一个模拟开关。当某位为1时，与其相对应的模拟开关接通，参考电压通过权电阻网络，在输出端产生与该位二进制数相对应的权值电压。当有多位为1时，其相应的各位权值电压经电阻网络求和输出，从而实现数模转换。即 (1)分辨率 分辨率表示D/A变换器的1个LSB(最低有效位)输入使输出变化的程度，通常用D/A变换器输入的二进制位数来描述，如8位、10位、12位等。对于一个分辨率为n位的D/A变换器来说，当D/A变换器输入变化1LSB时，其输出将变化满刻度值的2-n。 (2)精度 精度表示由于D/A变换器的引入，使其输出和输入之间产生的误差。 D/A变换器的误差主要由下面几部分组成： ①非线性误差。 ② 温度系数误差。 ③ 电源波动误差。 完整的D/A变换电路还应包括与D/A芯片输出相接的运算放大器，这些器件也会给D/A变换器带来误差。考虑到这些因素是相对独立的，因此D/A变换器的总精度可用均方误差来表示，可写为： ε2总= ε2非线性+ ε2电源波动+ ε2温度漂移+ ε2运放 (8-1) 若某系统要求D/A变换电路的总误差必须小于0.1%。已知某D/A芯片的最大非线性误差为0.05%。那么根据式(12-1)可以确定，电源波动、温度漂移和运算放大器所引起的均方误差为： ε2电源波动+ ε2温度漂移+ ε2运放 又假设，后三者是相等的，则经计算可得： ε2电源波动= ε2温度漂移= ε2运放=0.05% (3) 变换时间 (4)动态范围 所谓动态范围，就是D/A变换电路的最大和最小的电压输出值范围。D/A变换电路后接的控制对象不同，其要求也有所不同。 2) 典型的D/A变换器芯片举例 (1)引线及其功能 D/A变换器DAC0832的引线及内部结构简图如图2和3所示。 DAC0832为20条引线的芯片，各引线定义如下： D0～D7：8条输入数据线； ILE：输入寄存器选通命令，它与 、 配合使输入寄存器的输出随输入变化； ：片选信号； ：写输入寄存器信号； ：写变换寄存器信号； ：允许输入寄存器数据传送到变换寄存器； VREF：参考电压输入端，其电源电压可在-10～+10V范围中选取； IOUT1、IOUT2：D/A变换器差动电流输出； Rfb：反馈端，接运算放大器输出； AGND：模拟信号地； DGND：数字信号地； VCC：电源电压，可用+5V(或+15V)。 (2)工作时序 D/A芯片DAC0832的工作时序如图4所示。 (3) DAC0832的几种典型输出连接方式 D/A芯片将数字量转换为模拟量时有两种输出形式，即电流型与电压型。 ① 单极性输出电路。 图5(a)为反相输出电路，其输出电压为： ② 双极性输出电路。 图5(b)是同相