1、第九章 D/A和A/D转换与接口技术,第一节 概 述,一、 数/模(D/A )转换和模/数(A/D)转换的目的与发展微型计算机处理的是数字量，而实际上外界输入系统的信息大多是模拟量，如：温度、压力、流量、浓度、速度、水位、距离等等，这些都是非电的物理量，它们必须经过适当的转换才能为微机处理。将模拟量转换为数字量称为A/D转换，又称为量化过程。许多执行部件需要由模拟信号来驱动。由微机加工处理后的数字量转换为模拟量，称为D/A转换。 A/D转换和D/A转换互为逆过程。,下图给出了A/D、D/A转换器在微机测控系统中的应用,控 制 对 象,微 机 系 统,传感器,ADC,DAC,执行部件,功放,运放
2、,模拟量,模拟量,模拟量,模拟量,二、数/模(D/A )转换和模/数(A/D)转换的的发展历史,1948年1月17日 卡希莱申请了循环式D/A专利； 1948年2月21日 奥立弗和香农申请了电荷耗尽型A/D转换器专利； 50年代 A/D和D/A转换器由电子管向晶体管发展； 60年代 出现了在基片上集成基准电源、运算放大器和模拟开关 的混合集成电路A/D和D/A转换器； 70年代 A/D和D/A转换器步入大规模集成电路时代；,三、数/模(D/A )转换和模/数(A/D)转换的类型,1、数字电压、电压数字；2、电压频率(脉宽)、频率(脉宽) 电压；3、轴角数字、数字轴角；,第二节 数/模转换器(D
3、AC),一、DAC的基本原理数字量是用代码按数位组合起来的，每一个数位都有一个确定的“权”。 如 二进制数 1011 81+4 0+2 1+1 1=11D/A 转换实质上就是将每个数位上的代码按其权值转换为对应的模拟量，再将每一位对应的模拟量相加即可得到给定的数据。,二、 DAC的基本结构,1、权电阻网络D/A转换器,2、T型R-2R电阻网络D/A转换器,Vref,- +,R f,VO,D3,2R,D2,2R,D1,2R,D0,2R,2R,R,R,R,A,B,C,D,三、 DAC的参数指标,1. DAC的分辨率( Resolution )表明DAC对运算放大器输出模拟值分辨能力，能由DAC 产
4、生的最小模拟量的变化。最小输出电压与最大输出电压之比，即 若8位DAC，最大输出电压5伏，则分辨率为2. 转换精度 ( Conversion Accuracy ) 绝对精度：输出模拟电压的实际值与理想值之差。相对精度：绝对转换精度相对于满量程输出的百分比，或模拟分辨率量值的二分之一，1/2 LSB。,3. 转换速率 ( Conversion Tempi ) 模拟输出电压的最大变化速度，单位为V/s。4. 建立时间 (Settling Time) 当数字输入发生满量程的变化，DAC的模拟输出电压稳定达到规定值时所需要的时间，规定值一般指最终值1/2LSB。5. 线性误差 (Linearity E
5、rror) 理想情况下DAC的转换特性是线性的，实际输出不是理想线性。实际转换特性偏离理想转换特性的最大值称为线性误差。,四、 DAC器件和DAC与微机系统的连接,1DAC0832DAC0832是用CMOS/Si-Cr工艺制成的 8位数/模转换芯片。数字输入端具有双重缓冲功能，可以双缓冲、单缓冲或直接输入，特别适用于要求几个模拟量同时输出的场合，与微处理器接口很方便，主要特性如下： 分辨率8位 建立时间1s 增益温度系数2010-6/ 输入TTL电平 功耗20mW, DAC0832的引脚功能框图, RFB ：反馈电阻，已被制作在芯片内； VREF ：基准电压输入； DGND：数字地，芯片数字电
6、路接地点。VCC ：电源电压； AGND：模拟地，芯片模拟电路接地点。, DAC0832的模拟输出,单路单极性模拟量输出,三路单极性模拟量同时输出,具有双重输入缓冲锁存器的12位DAC接口示意图, DAC0832与CPU的接口,2AD7522AD7522是CMOS数/模转换芯片。数字输入端具有双重锁存，不仅可以锁存10位并行数码，还可以接纳串行信息。具有一对互补的电流输出。输出增益可通过反馈电阻改变。 分辨率10位； 建立时间500ns； 增益温度系数1010-6/； 输入TTL或CMOS电平； 功耗20mW；, AD7522的引脚及功能部件框图, AD7522单极性工作输出接线图, AD75
7、22与CPU的接口,3个口地址安排为98H，99H和9AH，分别用于选通10位数字的低字节、高字节和打入D/A寄存器。,例 设待转换的10位数据预先已由其它程序放入定义保留的从DATA开始的两个单元中。微处理器执行下列程序段就能实现把10位数字数据送入AD7522并进行转换，给出模拟输出。 MOV BX，OFFESET DATA ； MOV AL，BX； OUT 98H，AL ；数据的低8位送低8位锁存器 INC BX MOV AL，BX； OUT 99H，AL ；数据的高2位送高2位锁存器 OUT 9AH，AL ；10位数据(锁存在输入缓冲器中的)送入DAC寄存器并开始转换,逐次逼近式A/D转换器,ADC0809的原理框图,ADC0809的引脚图,ADC0809与8086CPU的接口图,ADC0809与8086CPU的接口图(中断方式),
