14-第13章-AD,DA转换.pptx

第13章 A/D、D/A转换技术及其接口设计第13章 A/D、D/A转换技术及其接口设计物理信号到电信号的转换1数模转换及应用2模数转换及应用3NUIST13.1 物理信号到电信号的转换存在的问题 在实际工业控制和参数测量时，经常遇到的是一些连续变化的物理量，例如：温度、压力、速度、水位、流量等，这些参数都是非电的、连续变化的物理信号 微型计算机中处理的都是数字量，无法识别和处理工业上的物理信号解决方案 一般先利用传感器（例如光电元件、压敏元件等）把物理信号转换成连续的模拟电压（或模拟电流），这种代表某种物理量的模拟电压（或模拟电流）称为模拟量；13.1 物理信号到电信号的转换D/A转换是A/D转换的逆过程，这两个互逆的转换过程通常会出现在一个控制系统中。 然后再把模拟量转换成数字量送到计算机进行处理，这个过程称为模/数（A/D）转换，实现这个过程的器件称为模/数转换器（A/D转换器或ADC）。物理信号模拟电信号数字信号微型计算机放大滤波采样保持传感器ADC工业控制系统物理信号数字信号驱动放大模拟电信号执行器DAC本课程学习内容 反过来，微型计算机输出结果是数字量，不能直接控制执行部件，需要将数字量转换成模拟电压或模拟电流，这个过程称为数/模（D/A）转换，实现这个过程的器件称为数/模转换器（D/A转换器或DAC）。13.1 物理信号到电信号的转换常见的传感器 传感器是一种物理装置，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的物理信号转换成电信号。光敏传感器? 利用光敏元件将光信号转换为电信号；? 敏感波长在可见光波长附近，包括红外线和紫外线波长； ? 种类繁多：光电管、光敏三极管、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器和太阳能电池等。13.1 物理信号到电信号的转换温度传感器? 温度传感器能感受温度并转换成可用输出信号；? 按测量方式可分为接触式和非接触式；? 按传感器材料及电子元件特性可分为热电偶和热电阻。热电阻热电偶13.1 物理信号到电信号的转换湿度传感器? 湿度传感器能感受气体中水蒸气含量，通过湿度的变化，引起电阻值或电容值发生变化? 湿敏元件是最简单的湿度传感器? 湿敏元件主要有电阻式和电容式两大类。 。湿敏电阻 湿敏电容 13.1 物理信号到电信号的转换数字传感器 温度传感器、湿度传感器等都是将物理信号转换成连续变化的电信号，这些信号往往要通过放大、滤波、模数转换等操作才能被微型计算机识别和处理。 数字传感器直接将探测到的物理信号转换成数字量或电脉冲。角度-数字传感器 把角位移转换成电信号，按照工作原理可分为脉冲盘式和码盘式两类。光栅数字传感器第13章 A/D、D/A转换技术及其接口设计物理信号到电信号的转换1数模转换及应用2模数转换及应用3NUIST 数模转换基本原理 13.2 数模转换应用二进制数模拟电压/电流ADC 数/模（D/A）转换器是一种把数字量转换为模拟量的线性电子器件，它将输入的二进制数字量转换成模拟量，以电压或电流的形式输出，用于驱动外部执行机构。 常用的转换方法：加权电阻网和T形电阻网法。注：要知道名字13.2 数模转换应用运算放大器 在工业控制系统中，一般需要2个环节来实现数字量到模拟量的转换：1. 把数字量转换成模拟电流，这一步由D/A转换器完成；2. 将模拟电流转换成模拟电压，这一步由运算放大器完成。 有些D/A转换集成电路芯片中包含有运算放大器，有的没有，这时就需要外接运算放大器。?+ViVo13.2 数模转换应用运算放大器的原理运算放大器有两个输入端：同相端，和输出端同相，用“+”表示；反相端，和输出端反相，用“－”表示； 如图所示，同相端接地，反相端为输入端时，由于Vi很小，则输入点的电位近似于地电位，且输入电流也非常小，可以假定其为0，把这种特殊的情况称为虚地。RoRi?+ViGVoIiVoViRoRi=?13.2 数模转换应用运算放大器的原理如图所示为带反馈电阻的运算放大器G点为运算放大器的虚地，输入端有一个输入电阻Ri，输出端有一个反馈电阻Ro ，因而输入电流：Ii =Vi/Ri由于运算放大器的输入阻抗极大，可认为运算放大器的电流几乎为0，这样即为输入电流Ii全部流过了Ro ，而一端为输出端，一端为虚地，因此Ro上的电压降就是输出电压Vo。即：Vo=?Ro·Ii =?Ro·Vi/Ri因此，带反馈电阻的运算放大器的放大倍数为：RfRo?+Vin…VoRnn1Ri∑Vin?RfVo=i=113.2 数模转换应用运算放大器的原理如图,输出端有一个反馈电阻Rf，若输入端有n个支路，则输出电压Vo与输入电压Vin的关系为：13.2 数模转换应用加权电阻网D/A转换 数字量是由一位一位的数位构成的，每个数位都代表一定的权