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1、1,第十一讲 D/A与A/D转换,2,主要内容,D/A与A/D转换的原理;典型芯片的特点与应用;,3,D/A转换器的功能,功能：D/A转换器是指将数字量转换成模拟量 的线性集成电路。输出特性：它的模拟量输出（电流或电压）与 参考量（电流或电压）以及二进制 数成比例。,4,D/A转换器实现原理,5,D/A转换器的主要参数,1.位数（分辨率）2.转换时间3.精度4.线性度5.输出类型和极性,6,典型D/A转换DAC0832芯片,8位并行、中速(建立时间1us)、电流型、低廉(1020元),逻辑结构和引脚功能 DAC0832与微机系统的连接 应用举例,7,1.引脚和逻辑结构 20个引脚、双列直插式,
2、8,V cc 芯片电源电压,+5V+15VVREF 参考电压,-10V+10V RFB 反馈电阻引出端,此端可接运算放大器输出端AGND 模拟信号地DGND 数字信号地,9,DI7 DI0 数字量输入信号 其中:DI0为最低位，DI7为最高位,10,8位DAC寄存器,8位D/A转换器,VREF,IOUT2,RFB,AGND,VCC,DGND,DI7DI0,LE,IOUT1,LE,CS,WR1,WR2,ILE,&,&,&,8位输入寄存器,RFB,00,1,1,11,XFER 转移控制信号，低电平有效WR2 写信号2，低电平有效,12,13,DAC0832与微机系统的连接,1)直通工作方式 两个寄
3、存器均工作于直通状态；2)单缓冲工作方式一个寄存器工作于直通状态，另一个工作于受控锁存器状态；3)双缓冲工作方式 两个寄存器均工作于受控锁存器状态；,14,一个寄存器工作于直通状态，一个工作于受控锁存器状态,在不要求多个D/A同时输出时，可以采用单缓冲方式，此时只需一次写操作，就开始转换，可以提高D/A的数据吞吐量。,单缓冲工作方式,15,D/A转换,IOUT2,DI7DI0,LE,IOUT1,LE,ILE,&,&,输入寄存,RFB,-,+,Vo,IOW,A9A0,D7D0,+5V,PC总线,port,地址译码,DAC寄存,单缓冲工作方式,16,双缓冲工作方式:两个寄存器均工作于受控锁存器状态
4、,17,当要求多个模拟量同时输出时，可采用双重缓冲方式。,18,应用举例（方波）,DAC0832直通工作方式，设8255A的端口地址分别为3F0H，3F1H，3F2H，3F3H,19,模/数转换器一、A/D 转换器的基本原理二、A/D转换器的技术指标三、A/D转换器及其连接四、典型A/D转换器,20,A/D 转换器的基本原理,21,逐次逼近式A/D转换,逐次逼近式A/D转换是用得最多的一种方法。组成：8位D/A转换器、比较器、控制逻辑，逐次逼近寄存器.工作过程：从最高位开始通过试探值逐次进行测试，直到试探值经D/A转换器输出Vo与VX相等或达到允许误差范围为止。则该试探值就为A/D转换所需的数
5、字量。,22,逐次逼近式A/D转换工作原理图,23,如：实现模拟电压4.80V相当于数字量123的AD转换.具体过程如下：当出现启动脉冲 时，逐次逼近寄存器清“0”；当第一个 T1 到来，逐次逼近寄存器 最高位D7置“1”，8位D/A转换器输入为10000000B，输出Vo为满度的一半5V，即满量值的128/255。若VoVi，比较器输出低电平，控制电路使逐次逼近寄存器最高位D7置“0”(反之，置“1”)；,24,当第二个 到来，逐次逼近寄存器D6位置“1”，D/A转换器的数字量输入为01000000B，输出电压为2.5V，VoVi，比较器输出高电平，将D6位的“1”保留(否则，将D6位置0)
6、；第三个 T3 时钟脉冲来，又将D5位置“1”重复上述过程直到D0位置“1”，再与输入比较。经过8次以后，逐次逼近寄存器中得到的数字量就是转换结果。过程用下表表示。,T2,25,逐次逼近式A/D转换,26,二、A/D转换器的技术指标,1.分辨率2.转换精度3.转换时间和转换率,27,1分辨率指A/D转换器所能分辨的最小模拟输入量，或指转换器满量程模拟输入量被分离的级数。,在ADC中，模拟量和数字量之间不是一一对应的关系,28,2转换精度指在输出端产生给定的数字量，实际输入的模拟值与理论输入的模拟值之间的偏差。反应ADC的实际输出接近理想输出的精确程度。,由于在一定范围内的模拟值产生相同的数字量
7、，取该范围内的中间模拟值计算。,29,3转换时间和转换率转换时间指完成一次A/D转换所需的时间，从启动信号开始到转换结束，得到稳定数字量的时间。,转换率是转换时间的倒数。,30,三、A/D转换器及其连接,1.A/D转换器分类2.A/D转换器与系统的连接,31,1.A/D转换器分类,按工作原理分 按输入方式分 按输出方式分 按性能特点分 按输出是否带三态缓冲分,32,按模拟量输入方式分单极性ADC、双极性ADC,按数字量输出方式分 并行ADC、串行ADC,按工作原理分计数式ADC、双积分式ADC逐次逼近式ADC、并行式ADC,33,按性能特点分按分辨率分4位、6位、8位、10位、12位、14位、
8、16位、按转换速度分 低速、中速、高速、超高速（转换时间分别为1s、1ms、1us、1ns）按转换精度分低精度、中精度、高精度、超高精度,34,按输出是否带三态缓冲分带可控三态缓冲ADC 如：ADC0809 不带可控三态缓冲ADC 如：ADC570、ADC1210,35,36,37,38,典型A/D转换器工作原理,ADC0809是CMOS数据采集器件，由于它不仅包括一个8位的逐次逼近型的A/D部分，而且还提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑。,39,ADC0809主要性能,(1)分辨率为8位(2)输入电压范围为5V,功耗为15mw(3)转换时间为100s(4)工作温度范围为-40+85(
9、5)8个模拟输入通道，有通道地址锁存(6)有三态输出能力，易于与微机相连,40,ADC080引脚功能图,41,ADC0809原理框图,42,ADC0809芯片引脚功能说明,43,模拟输入,0809有8个模拟输入通道，每个通道输人电压范围为05V。8个模拟通道由3个地址输入ADDA，ADDB，ADDC来选择模拟通道，地址输入通过ALE信号予以锁存。地址输入可直接取自地址总线或数据总线,44,ADC0809与8086CPU的接口,45,D/A转换器没有形式上的启动信号。实际上后一级寄存器的控制信号就是D/A转换器的启动信号。它也没有转换结束信号。D/A转换的过程很快，一般还不到一条指令的执行时间。
10、,DAC0832,46,D/A芯片将数字量转换为模拟量时有两种输出形式，即电流型与电压型。单极性输出电路。为反相输出电路，其输出电压为：常用的一种典型电路!同相输出电路，其电压输出为：,DAC0832的几种典型输出连接方式,47,(a)反相输出；(b)同相输出,48,0832与8255的连接方式,V0,占用8255的两个端口,不直接与CPU连接,常用于接口电路较多时,可以减少总线的驱动负载,为一种最常用的0832的硬件连接方式。对五个控制信号的要求为：只要ILE为高，其它为低就可以工作。,49,应用举例（方波）,DAC0832直通工作方式，设8255A的端口地址分别为3F0H，3F1H，3F2
11、H，3F3H,50,应用举例,设DAC0832的地址为220H，试说明DAC0832的工作方式，并编写程序实现通过DAC0832输出正弦波.,51,应用举例,52,ADC0809的硬件电路设计方法：,53,上图要注意的问题有：1）在上图中可以不要EOC信号指示转换完成，但在程序中必须给出足够的转换时间，否则CPU读回的数据是上一次的转换值。2）启动信号START和地址锁存信号ALE可以连接在一起，两者的时序相同。3）读取信号可以用CPU的读信号RD和M/IO的组合来完成读操作。4）片选信号可以用译码输出选通，0809就有一个专用的口地址，这个地址即可实现读转换好的数据，又可做为启动信号，使08
12、09实现转换启动。,54,ADC0809与8255的硬件连接应用举例,在使用中0809可以与8255相连接，此时，0809无指定的地址口，它的工作过程完全由8255控制。,IN7,在实际应用时这两个信号可以连接在一起，转换完成就可读出。,55,上图的设计中注意的问题1、启动信号和地址锁存信号 一般连接在一起2、读控制信号OE 与8255连接时，OE=1后，才可由8255的A口读转换完的数据，如果OE与EOC相连接，则只要有EOC=1，就可读出转换的数据，如图虚线所示。3、转换完成由8255的PC5（EOC）的状态决定，要判断该位的状态。4、选择那个通道作为模拟量输入，由PC0-2决定，可以通过软件对8255C口的控制来实现。5、位操作不影响C口其它位的状态，即不影响其它位的工作。,56,一种通过接口芯片8255将ADC0809接到8088系统总线上的连接图如下图所示。该电路以可编程并行接口8255作为ADC0809的接口，其初始化程序规定：8255工作在方式0之下，A口输入，B口输出，C口的低4位输出、高4位输入，并且使PC0=0，PC1=0。,57,某8086系统中8255端口地址范围为360H363H，其与开关及LED指示灯的接口电路如下图。,
