第13节 模拟量输入输出通道.ppt

模拟量与数字量 模拟量——连续变化的物理量 13.1 模拟输入输出系统 13.2 D/A转换器 模拟量 13.2.1 D/A转换的基本原理 数字量 → 按权相加 → 模拟量 D/A转换器的原理图（1） D/A转换器的原理图（2） D/A转换器的原理图（3） Va＝VREF Vb＝VREF/2 Vc＝VREF/4 Vd＝VREF/8 D/A转换器的原理图（4） Iout1＝I0＋I1＋I2＋I3 ＝VREF/2R×（1/8＋1/4＋1/2＋1） Rfb＝R Vout＝－Iout1×Rfb ＝－VREF×[（20＋21＋22＋23）/24] 13.2.2 DAC0832芯片 DAC0832是典型的8位电流输出型通用DAC芯片 DAC0832的内部结构 1. DAC0832的数字接口 8位数字输入端 DI0～DI7（DI0为最低位） 输入寄存器（第1级锁存）的控制端 ILE、CS、WR1 DAC寄存器（第2级锁存）的控制端 XFER、WR2 直通锁存器的工作方式 两级缓冲寄存器都是直通锁存器 LE＝1，直通（输出等于输入） LE＝0，锁存（输出保持不变） DAC0832的工作方式：直通方式 LE1＝LE2＝1 输入的数字数据直接进入D/A转换器 DAC0832的工作方式：单缓冲方式 LE1＝1，或者LE2＝1 两个寄存器之一始终处于直通状态 另一个寄存器处于受控状态（缓冲状态） DAC0832的工作方式：双缓冲方式 两个寄存器都处于受控（缓冲）状态 能够对一个数据进行D/A转换的同时；输入另一个数据 2. DAC0832的模拟输出 Iout1、Iout2——电流输出端 Rfb——反馈电阻引出端（电阻在芯片内） VREF——参考电压输入端 ＋10V～－10V AGND——模拟信号地 VCC——电源电压输入端 ＋5V～＋15V DGND——数字信号地 单极性电压输出 Vout＝－Iout1×Rfb ＝－（D/28）×VREF 单极性电压输出：例子 设 VREF＝－5V D＝FFH＝255时，最大输出电压： Vmax＝（255/256）×5V＝4.98V D＝00H时，最小输出电压： Vmin＝（0/256）×5V＝0V D＝01H时，一个最低有效位（LSB）电压： VLSB＝（1/256）×5V＝0.02V 双极性电压输出：电路 双极性电压输出：公式 取 R2＝R3＝2R1 得 Vout2＝－（2Vout1＋VREF） 因 Vout1＝－（D/28）×VREF 故 Vout2＝[（D－27）/27）]×VREF 双极性电压输出：例子 设 VREF＝5V D＝FFH＝255时，最大输出电压： Vmax＝[（255－128）/128]×5V＝4.96V D＝00H时，最小输出电压： Vmin＝[（0－128）/128]×5V＝－5V D＝81H＝129时，一个最低有效位电压： VLSB＝[（129－128/128]×5V＝0.04V 3. 输出精度的调整 4. 地线的连接 13.2.3 DAC芯片与主机的连接 DAC芯片相当于一个“输出设备”，至少需要一级锁存器作为接口电路 考虑到有些DAC芯片的数据位数大于主机数据总线宽度，所以分成两种情况： 1. 主机位数等于或大于DAC芯片位数 2. 主机位数小于DAC芯片位数 1. 主机位数大于或等于DAC芯片的连接 mov al,buf mov dx,portd out dx,al DAC0832单缓冲方式 2. 主机位数小于DAC芯片的连接 数字数据需要多次输出 接口电路也需要多个（级）锁存器保存多次输出的数据 并需要同时将完整的数字量提供给DAC转换器 两级锁存电路 简化的两级锁存电路 mov dx,port1 mov al,bl out dx,al mov dx,port2 mov al,bh out dx,al 13.2.4 DAC芯片的应用 mov dx,portd mov al,0 repeat: out dx,al inc al jmp repeat 输出正向锯齿波 13.3 A/D转换器 模拟量 13.3.1 A/D转换的基本原理 存在多种A/D转换技术，各有特点，分别应用于不同的场合 4种常用的转换技术 计数器式 逐次逼近式 双积分式 并行式 1. 计数器式 以最低位为增减量 单位的逐步计数法 2. 逐次逼近式 从最高位开始 的逐位试探法 3. 双积分式 两个积分阶段 实质是电压/时间变换 4. 并行式 速度快成本高 直接比较法 13.3.2 ADC0809芯片 具有A/D转换的基本功能 CMOS工艺制作 8位逐次逼近式ADC 转换时间为100 ?s 包含扩展部件 多路开关 三态锁存缓冲器 ADC0809的内部结构图