第六章 da转换器与mcs51单片机接口技术详解.ppt

6 第六章 D/A转换器与MCS-51单片机接口技术 模数转换器（D/A）就是一种把数字信号转换成为模拟电信号的器件。 D/A转换是单片机应用测控系统典型的接口技术内容。 D/A转换接口设计的主要任务： 选择D/A集成芯片，配置外围电路及器件，实现数字量到模拟量的线性转换。 § 6.1 D/A 转换器的基本原理及主要技术指标 一、D/A转换器的基本原理与分类 D/A转换器用来将数字量转换成模拟量。它的基本要求是输出电压VO应该和输入数字量成正比，即：VO=D*VR 其中， VR为参考电压。 每一个数字量都是数字代码的按位组合，每一位数字代码都有一定的“权”，对应一定大小的模拟量。为了将数字量转换成模拟量，应该将其每一位都转换成相应的模拟量，然后求和既可得到与数字量成正比的模拟量。 T型网络D/A转换器 D／A转换器可分成两大类 直接D／A转换器是指直接将输入的数字信号转换为输出的模拟信号。 间接D／A转换器是先将输入的数字信号转换为某种中间量，然后再把这种中间量转换成为输出的模拟信号。 间接D／A转换方式在集成D／A转换器中很少使用 二、D／A的转换器的主要指标 1．分辨率 这里指最小输出电压（对应的输入数字量只有最低有效位为“1”）与最大输出电压（对应的数字输出信号所有有效位全为“1”）之比，例如对于10 位D／A转换器，其分辨率为：0.0001  分辨率越高，转换时，对应数字输入信号最低位的模拟信号电压数值越小，也就越灵敏，有时，也用数字输入信号的有效位数来给出分辨率。 例如，单片集成D／A转换器AD7541的分辨率为12位，单片集成D／A转换器DAC0832的分辨率为8位等。 2．线性度 通常用非线性误差的大小表示D／A转换器的线性度。并且，把理想的输入／输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分数，定义为非线性误差。 例如，单片集成D／A转换器AD7541的线性度（非线牲误差）为小于等于士0．02％FSR（FSR为满刻度的英文缩写）。 3．转换精度 转换精度以最大的静态转换误差的形式给出。这个转换误差应该是非线性误差、比例系数误差以及漂移误差等综合误差。但是有的产品说明中，只是分别给出各项误差，而不给出综合误差。 应该注意，精度和分辨率是两个不同的概念。精度是指转换后所得的实际值对于理想值的接近程度，而分辨率是指能够对转换结果以后影响的最小输入量，对于分辨率很高的D/A转换器并不一定具有很高的精度 4．建立时间 对于一个理想的D/A转换器，其数字输入信号从一个二进制数变到另一个二进制数时，其输出模拟信号电压，应立即从原来的输出电压跳到与新的数字信号相对应的新的输出电压。但是在实际的D／A转换器中，电路中的电容、电感和开关电路会引起电路时间延迟。 所谓建立时间，系指数模拟转换器中的输入代码有满度值的变化时，其输出模拟信号电压（或模拟信号电流）达到满刻度值士1/2LSB（或满刻度值差百分之多少）时所需的时间。 § 6．2 D／A转换器选择要点及辅助电路 选择D／A转换芯片时，主要考虑芯片的性能、结构及应用特性: *在性能上必须满足D／A转换的要求； *在结构和应用特性上应满足接口方便、外围电路简单、价格低廉等要求。 一、D／A转换器的选择要点 1、? D／A转换芯片主要性能指标的选择 上一节介绍的D／A转换器的主要性能指标，芯片器件手册上都会给出。 在D／A接口设计的实际应用中，用户在选择时主要考虑的是用位数（8位、12位）表示的转换精度和转换时间。 2．D／A转换芯片的主要结构特性与应用特性选择 D／A转换器的特性虽然主要表现为芯片内部结构的配置状况，但这些配置状况对D／A转换接口电路设计带来很大影响，主要有： （1）数字输入特性 数字输入特性包括接收数的码制、数据格式以及逻辑电平等。目前批量生产的D／A转换芯片一般都只能接收自然二进制数字代码。 （2）数字输出特性 目前多数D/A转换器件均属电流输出器件，手册上通常给出的输入参考电压及参考电阻之下的满码（全l）输出电流I0。另外还给出最大输出短路电流以及输出电压允许范围。 （3）锁存特性及转换控制 D/A转换器对数字量输出是否具有锁存功能将直接影响与CPU的接口设计。如果D/A转换器没有输入锁存器，通过CPU数据总线传送