模拟量与数字量的相互转换
OE : 允许输出控制端 ,高电平有效 。
CLOCK :时 钟信 号输入 端 ,外 接时钟 频率一 般为 5 00 kH Z 。 V c c : + 5 V 电 源供电 。
GN D : 地 端。
ADC0809连接电路如图所示,OE、ALE通过一电阻接+5V电源,处于高电平有 效状态。将EOC连接到START,一旦在START引脚上施加一个触发启动脉冲后,集成 电路便处于一种连续转换的工作状态 ,因为EOC端在转换结束时送出的脉冲提供了 下一个触发启动脉冲。
(3)电子模拟开关Si 由于开关Si的作用是在输入数码信号Di控制下,将电阻 网络接到放大器的输入端或地端去,它好像一个单刀双掷开关,故常称它为模拟开 关,电子模拟开关可以由场效应管或三极管构成。
模拟开关电路图
模拟开关等效电路
导通能力加强,使V4导通,将电阻网络接至运放的反相输入端。 当Di=0时,Vl导通能力加强,使V3导通,与地端接通;此时由于V1的发射极 电压降低,相应的V2导通能力减弱,使V4截止,与运放的反相输入端断开,将电阻 网络接至地端。
2 . 逐次逼 近 ADC 的 组成框 图
逐次逼近 ADC 由比较器、 D / A 转换器、数码寄存器、控制电路以及时钟 信号等几部分组成。
逐次逼近ADC组成框图
(1)转换开始先将数码寄存器清零。开始转换后,时钟信号将数码寄存 器的最高位置1,使输出数字为1000。这个数码被D/A转换器转换成相应的模 拟电压vF,送到比较器中与输入的模拟量vi比较。若vF>vi,说明数字过大了,
DAC0832典型应用电路
第二节 模数转换
一 、 模 数 转 换原理
模 / 数转换器 ADC 的功能是把模拟信号转换为二进制数码 。
1 . 逐次逼 近 ADC 的 转换原 理
逐 次 逼 近 ADC 的 转 变 过 程 与 用 天 平 称 量 物 体 的 重 量 相 类 似 , 被 称 重 的 物 体放在天平的一端,另一端从大到小依次放上砝码。通过调整砝码重量,可 使天平上累计的砝码的总重量逐次逼近物体的重量。
ALE : 地 址 锁 存 信 号 , 高 电 平 有 效 , 当 ALE = 1 时 , 选 中 A 2 、 A 1 、
V REF ( 十 ) 、 V REF ( - ) : 参 考 电 压 端 , 提 供 D / A 转 换 器 权 电 阻 的 标 准 电 平 , 一般 V REF (十) 端 接 + 5 V , V REF ( - ) 端 接 地 。
2. 分辨率 它反映分辨输出最小电压的能力,即指输入数字量只有最低有效 位为1时输出的最小电压值与输入数字量所有有效位为1时输出的最大 电 压 值 之 比 。对 n 位 DAC , 分辨率 为。位 数越多 ,分辨 率越高 。 例 如 , 一 个 1 0 位 DAC , 输 出 电 压 满 量 程 为 8 V , 则 它 的 分 辨 率 为 % , 能 分 辩输出 的最小 电压值 为 8 V × 0 . 1%= 8 引脚排列图
1 . DAC 0 8 3 2 的 引脚 说明
D 0 ~ D 7 : 8 位 数 字 信 号 输人 端 , D 0 为 最低 位, D 7 为 最 高位。
输 入 寄 存 器 选通 。
ILE :输 入寄 存器允 许 , 高电平 有效 ,它与
WR1 : 输 入 片 选 信 号, 低电平有效 。
(4)最后将最低位数码置1,使数码寄存器输出数字为□□□1,比较完 毕后,寄存器中保留的数码就是A/D转换数码。
二、集成 ADC 介绍
集 成 的A/D转 换 电路 很多 , 其 中ADC0809 是一 种逐 次逼 近 型的 A/D集成电 路 , 属 CMOS 器 件 , 芯 片 主 要 由 8 通 道 多 路 模 拟 开 关 、 8 位 的 逐 次 逼 近 模 / 数 转 换 器 (包括与微机兼容的控制逻电路)、三态输出寄存器,其内部结构如下图所示。
ADC0809结构框图
ADC0809的引脚排列
IN 0 - IN 7 : 8 路 模拟输 入端。
START : 启 动 A / D 转 换 , 当 该 脚 施 加 正 脉 冲 后 , 开 始 A /D 转 换 过程。
EOC : 转 换 结 束 信 号 , 当 完 成 A / D 转 换 时 发 出 一 个 高 电 平 信 号 , 表 示 转 换 结 束。
本 章 小 结
1. ADC 、 DAC 是实现模拟电路和数字电路相互转换 的桥梁,是重要的接口电路。
2 . DAC 是 将 数 字 量 变 成 相 应 模 拟 量 的 电 子 电 路, 它 主要由电阻网络、运算放大器、模拟开关组成,其输出 的模拟电压与二进制数码成线性对应关系,本章主要介 绍 了 倒 T 型 电 阻 网 络 DAC 的 工 作 原 理 及 DAC0832 集 成 DAC 的引脚功能和典型应用电路。
当Di=l时, V3截止,与地端断开;此时由于V1的发射极电压升高,相应的V2
三 、 DAC 的主要 参数指 标 1. 转换精度
指实际转换特性曲线与理想转换特性曲线之间的最大偏差 ,也称 最大静态转换误差。产生偏差的主要原因是模拟开关的导通电压、电 阻 网 络 的 电 阻值不 尽相等 等因素 所致 。
ADC0809独立使用连接电路
模拟输入通道的选择可通过置A2、A1、A0的状态而实现。例如A2A1A0=000,则 模拟信号通过IN0通道送入进行模/数转换;再如A2A1A0=001,则模拟信号通过IN1通 道送入进行模/数转换。由此类推,A2A1A0=111时选中IN7通道。
工
程
应
用
对于高速变化的模拟信号,在模/数转换前必须先经过采样-保持环节,以保证转 换的精度。 图(a)给出的是一个简单的采样—保持电路,开关管V在采样脉冲vs的 控制下,每间隔一定的时间就导通,对输入的模拟信号vi进行抽样取值,并经电容C的 存储作用保持采样的电压值,从电压跟随器输出的是阶梯形电压vo,如图(b)所示。
CS
,
共同控制
:写信号1,低电平有 CS效 , 当 才 能 将 数 据 线上的 数据写 入寄存 器中 。
= 0 , ILE = 1 时 , WR 1 选
:控 制传输 信号 输入端 ,低 电平有 效 , 控制 通 DAC 寄存器。 XFER
:写信 号 2 ,低电 平有效 ,它 与 配合, 当二 者均 为 0 时 , 将 输入 寄存器 中的值 写入 DAC 寄 存器中 。
A2、 A1、 A0: 模 拟 通 道 选 择 器 地 址 输 入 端 , 根 据 其 值 选 择 8 路 模 拟 信 号 的 其中一 路进行 A / D 转换 。
A 0 选 择 的 一 路 ,并将 其代表 的模拟 信号接 入 A / D 转换器 之中 。 D 0 ~ D 7 : 8 路 数 字 信 号输 出端 。
2 1
10
0 .1
是指输入数字量到输出模拟量所需的时间,用于衡量数模转换快 慢 的 重 要 参 数。高速系统中应可靠考虑选用转换速度快的 DAC 。
四、集成DAC介绍
DAC0832是一种8位的CMOS型D/A转换电路,其芯片结构框图及外引线功能图 见下图。DAC0832内部主要包括:一个8位输入寄存器、一个8位DAC寄存器和一个8 位D/A转换器,该芯片由于内部采用双缓冲寄存器,可以方便的实现多个D/A转换器 同时工作。
倒T型电阻网络DAC DAC组成框图
2.工作原理
( 1 )电阻译码网络 由 R 和 2 R 两种电阻构成 T 型结构。 电子开关 S 0 ~S 3 分别由二进数 D 0 ~ D 3 控制,当 D i =1 时 S i 接运 算放大器的输入端 IN - (为虚地),而 D i =0 时 S i 接地端。 从基准电源 V REF 看进去整个电阻网络的等效电阻为 R ,因 此基准电源提供的电流 I 为 (2)运算放大器 运算放大器的作用是将电阻网络的 输出电流 I Σ 转换成与输入数字量成正比的模拟电压输出 , 运算放大器的输出电压: v o = - I Σ · RF 将式( 15-1 ) 代入上式, R F = R 时,得
V CC :电源电压端;取值范围为: 5V~15V 。 DGND :数字信号的地。 AGND :模拟信号的地。
2 . 典型应 用电路
DAC0832 广 泛 用 于 单 片 微 型 计 算 机 上 , 可 利 用 微 机 的 输 出 信 号 对 DAC0832 WR1 WR 2 XFER CS 的 、 、 、 、 ILE 端进 WR成 行控制。但也可以直接接 允2许XFER 输入的形 1 WR 式,只要将 、 、 、 端 接 低 电 位 , ILE 端 接 高 电 位 即 可 。 DAC0832 芯 片 为 电 流 输 出 型 D/A 转 换 器 , 要 获得模拟电压输出时需外接运算放大器。
V REF : 基 准 参 考 电 压 端,取值范围为: -10 V~+1 0 V 。
0 时 , 输 出 最小 。
I OUT 1 : 模 拟 电 流 输 出 端 1 , 当 DAC 寄 存 器 全 为 l 时 , 输 出 最大 ; 全 I OUT 2 : 模 拟 电 流 输 出 端 2 ,使用 时一般 将其接 地 。 R F : 外 接 反 馈电 阻端 。
故将最高位的1清除;若vF<vi,说明数字还不够大,应将最高位的1保留。
(2)接着控制器将次高位置成1,使数码寄存器输出数字为□100,再经D /A转换器转换成相应的模拟电压vF,送到比较器中与输入的模拟量vi比较,以
同样的方法确定这个l是否应该保留。
(3)再按同样的方法把第三个数码置1,使数码寄存器输出数字为□□10 ,并且经过比较后确定这个l是否应该保留。
2019级电子教学课件
模拟量与数字量的相互转换
第一节 数 / 模转换器
一 、数 / 模 转换 原理
DAC 是将输入二进制码的每一位先转换成与其数值成 正比例的电压或电流模拟量,然后把这些模拟量相加,即 得与输入的数字量成正比的模拟量。