模拟量的输入输.ppt

第8章  模拟量的输入输出 主要内容： 模拟量输入输出通道的组成 D/A转换器的工作原理、连接及编程 A/D转换器的工作原理、连接及编程 一、模拟量的输入输出通道 模拟量的输入通道 传感器（Transducer） 非电量→电压、电流 变送器（Transformer） 转换成标准的电信号 信号处理（Signal Processing） 放大、整形、滤波 多路转换开关（Multiplexer） 多选一 采样保持电路（Sample Holder，S/H） 保证变换时信号恒定不变 A/D变换器（A/D Converter） 模拟量转换为数字量 模拟量的输出通道 D/A变换器（D/A Converter） 数字量转换为模拟量 低通滤波 平滑输出波形 放大驱动 提供足够的驱动电压，电流 二、数/模（D/A）变换器 1.D/A 转换器工作原理 典型的D/A 转换器芯片通常由模拟开关、电阻网络以及缓冲电路组成。 D/A 转换的基本原理是利用电阻网络，将N 位二进制数逐位转换成模拟量并求和，从而实现将数字量转化为模拟量。 基本变换原理 运放的放大倍数足够大时，输出电压VO与输入 电压Vref的关系为： 基本变换原理 若输入端有n个支路, 则输出电压VO与输入电压Vref的关系为： 权电阻网络假定在制造D/A 转换器时，使RF＝R，R1＝2R，R2＝4R，R3＝8R，…，Rn＝2nR 基本变换原理 每个支路由一个开关Si控制，Si=1表示Si合上，Si=0表示Si断开，则上式变换为 基本变换原理 如果用8位二进制代码来控制图中的S1～S8(Di=1时Si闭合；Di=0时Si断开)，则不同的二进制代码就对应不同输出电压VO； 当代码在0～FFH之间变化时，VO相应地在 0～(255/256)Vref之间变化； 为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际的D/A转换器采用R-2R梯形电阻网络，它只用两种阻值的电阻(R和2R)。 实际的D/A转换器 ——R-2R梯形电阻网络 2.主要技术指标 分辨率（Resolution） 输入的二进制数每±1个最低有效位 (LSB)使输出变化的程度。 表示： 可用输入数字量的位数来表示，如8位、10位等； 也可用一个LSB （Least Significant Bit）使输出变化的程度来表示。 分辩率例 一个满量程为5V的10位D/A变换器，±1 LSB的变化将使输出变化： 5/(210-1) = 5/1023 = 0.04888V = 48.88mV 转换精度（误差） 实际输出值与理论值之间的最大偏差 影响转换精度的因素： 分辩率 电源波动 温度变化 ┇ 转换时间 从开始转换到与满量程值相差±1/2 LSB所对应的模拟量所需要的时间 3.典型D/A 转换器芯片DAC0832 特点： 8位电流输出型D/A转换器 T型电阻网络 差动输出 DAC0832的内部结构 DAC0832的引脚功能 DAC0832 由8 位输入寄存器、8 位DAC 寄存器、8位DAC 转换器及转换控制电路构成，DAC 转换器采用“T”型电阻网络 D0～D7:8位数据输入端 CS:片选信号线，低电平有效 ILE:数据锁存允许信号，高电平有效 WR1:输入寄存器的写入控制，低电平有效 WR2 :DAC 寄存器写入控制，低电平有效 XFER:传送控制信号，低电平有效 Iout1:模拟电流输出端口1，当DAC 寄存器全为1 时，此电流最大，当DAC 寄存器全为0时，此电流最小 DAC0832 的引脚功能 Iout2:模拟电流输出端口2，在数值上，Iout1＋Iout2＝常数 RFB:内部反馈电阻引出端，接运算放大器的输出端 VREF:基准电压输入端，可在－10V～＋10V 之间 VCC:芯片的电源电压，可在＋5V 或＋15V 选择 GND:数字信号地 AGND:模拟信号地 DAC0832 的工作方式 DAC0832 内部有两个寄存器，即输入寄存器和DAC 寄存器，能实现3 种工作方式：单缓冲方式、双缓冲方式和直通方式。 (1) 单缓冲方式。单缓冲工作方式是使输入寄存器或DAC 寄存器中的任意一个工作在直通状态，另一个由CPU 控制。通常WR2和XFER 连接数字地，使DAC 寄存器的输出能够跟随输入，即第二级寄存器工作在直通状态，输入寄存器的控制端ILE 接＋5V， CS接端口地址译码器输出， WR1连接系统总线的IOW信号，电路连接如图 当CPU 向端口地址发出写命令时，要进行D/A 转换的数据通过数据总线呈现在DAC0832 的D7～D0 上