模拟量输入输出通道接口.pptVIP

11.1 模拟量输入/输出通道的组成 11.1.1 模拟量输入通道 1．传感器 能够把生产过程中非电量的模拟量（如温度、压力、流量）转换成电量（电压或电流）的器件称为传感器 2．信号处理环节 信号处理环节主要包括信号的放大及干扰信号的去除 3．多路转换开关 在生产过程中，要监测或控制的模拟量往往不止一个，尤其是数据采集系统中，需要采集的模拟量一般比较多，而且不少模拟量是缓慢变化的信号，因此要采用多路模拟开关 4．采样保持电路 在数据采样期间，保持输入信号不变的电路称为采样保持电路 5．A/D转换器 这是模拟量输入通道的核心器件，它的作用是将输入的模拟信号转换成计算机能够识别的数字信号，以便计算机进行分析和处理。 11.1.2 模拟量输出通道 1．D/A转换器 这是模拟量输出通道的核心器件，其作用是把计算机输出的数字量转换成模拟量。 2．锁存器 由于D/A转换需要一定的转换时间，在转换期间，输入待转换的数字量应该保持不变，而计算机输出的数据在数据总线上稳定的时间很短，因此在计算机与D/A转换器间必须用锁存器来保持数字量的稳定 3．放大驱动电路 为了能驱动执行部件，可以采用功率放大器作为模拟量输出的驱动电路。 11.2 D/A转换及其接口 11.2.1 D/A转换的基本原理 n位数字量转换成模拟量的值V0如下： V0/Rf＝-（I0+I1+I2+I3+…In-1）＝-Vref（D0/2n-1R+ D1/2n-2R+ D2/2n-3R+…+ Dn-2/2R+ Dn-1/R） V0=- (Vref/R)(1/2n-1 +1/2n-2+…+1/2+1) Rf V0=- (Rf/R) ×Vref×Σ2-(i-1) ×Dn-i(i=1,2,…,n, Di=1或0) 1．权电阻式D/A转换器 2．T型电阻网络式D/A转换器 总电流 I＝(D0/16+D1/8+D2/4+D3/2）I= (D0/16+D1/8+D2/4+D3/2）×(Vref/ Rf) 输出电压值V0＝-I/ Rf=- (D0/16+D1/8+D2/4+D3/2）×Vref 当二进制位数为n时， V0＝-（Rf/2R）×Vref×∑2-（i-1）×Dn-i （i＝1，2，…，n，Di＝1或0） 11.2.2 D/A转换器的性能参数 1．分辨率 分辨率是指最小输出电压（对应于输入数字量最低位增1所引起的输出电压增量）和最大输出电压（对应于输入数字量所有有效位全为1时的输出电压）之比，即表示DAC所能分辨的最小模拟信号的能力。 例如，4位DAC的分辨率为1/（24-1）＝1/15＝6.67％（分辨率也常用百分比来表示）。8位DAC的分辨率位1/255＝0.39％。显然，位数越多，分辨率越高。 2．转换精度 转换精度与D/A转换芯片的结构、外部电路器件配置和电源误差有关。 D/A转换精度分为绝对和相对转换精度，一般是用误差大小表示 绝对转换精度是指满刻度数字量输入时，模拟量输出接近理论值的程度 相对转换精度一般用绝对转换精度相对于满量程输出的百分数来表示，有时也用数字量的最小有效值（LSB）的几分之一来表示 3．非线性误差 D/A转换器的非线性误差定义为实际转换特性曲线与理想特性曲线之间的最大偏差，并以该偏差相对于满量程的百分数度量 4．转换速率/建立时间 转换速率实际是由建立时间来反映的 建立时间是指数字量为满刻度值（各位全为1）时，DAC的模拟输出电压达到某个规定值（比如，90％满量程或±1/2LSB满量程）时所需要的时间 建立时间是D/A转换速率快慢的一个重要参数 11.2.3 8位D/A转换器DAC0832及其接口 D/A转换是微型机测控系统中典型的接口技术 DAC0832是美国数据公司的8位D/A转换器，与微处理器完全兼容 DAC0832主要性能参数： 分辨率8位； 转换时间1μs； 参考电压±10V； 单电源＋5V～＋15V； 功耗20mW。 1．DAC0832的内部结构 2. DAC0832的引脚特性 DAC0832是20引脚的双列直插式芯片，各引脚定义如下： DI7～DI0：8位数字量输入信号，其中DI0 为最低位，为DI7为最高位。 CS: 片选输入信号，低电平有效。 WR1：数据写入信号1，低电平有效。 ILE：输入寄存器的允许信号，高电平有效。 XFER：传送控制信号，低电平有效。 WR2：数据写入信号2，低电平有效 I OUT1：电流输出1，当DAC寄存器中全为“1”时，输出电流最大，当DAC寄存器中全为“0”时，输出电流最小。 I OUT2：电流输出2，它与I OU