微机原理与接口技术——第11章(ADDA)

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第十一章ADDA模拟/数字与数字/模拟转换技术

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计算机控制系统组成

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模数、数模变换 计算机控制系统面对的是现实世界的各种对象。 连续物理量：电压、电流、电阻、电功率(电 类)。压力、流量、温度、物(液)位，角度、 位移量、速度、转矩，成分、颜色、气味、物质 结构(非电类 )。模拟量。 不连续的物理量：通、断，满、空，亮、灭，有、 无，转、停…… 两种状态。一个周期出现的次 数。开关量，脉冲量。 非电类物理量转换成电类物理量，电类物理量转 换成数字量。 模数变换：连续信号→采样序列→数字信号。 数模变换：数字信号→跟踪保持器→连续信号。 3

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两次近似A/D过程： 连续时间量变成间断的时间序列， 连续变化量变成间断变化量(整数，有限 个数) 连续变成不连续，无限变成有限。 D/A过程： 时间序列变成连续时间量； 但有限的数值变化，不再是连续的变化量。4

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A/D、D/A 的应用

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A/D转换 传感器：一次仪表，信号检测；二次仪表， 非电量转换成电量信号。 放大器：将电量信号转换成标准电量信号 (模拟信号)。 A/D变换器：将模拟信号转换成数字信号。 (采样， 转换，保持) I/O接口：并行或串行接口，将数字量输入 CPU。6

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D/A转换 I/O接口：并行或串行接口，将数字量从CPU输出。 D/A变换器：数字量转换成模拟量，并具有保持功能。 在一下次CPU输出前保持不变 。当CPU输出新数字 量后，立即变为新值，并保持新值不变。通常D/A变 D/A 换器具有0阶保持器特性。 变换：将D/A变换器输出的标准电信号转换成相应的 物理量。(电信号，气信号，液压信号等),以及进行 功率放大。 执行机构：对生产过程控制的实施者。7

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运算电路(加法) If=Ia+Ib+Ic Vo=Rf(Va/Ra+ Vb/Rb+Vc/Rc) Ka=Rf/Ra Kb=Rf/Rb Kc=Rf/Rc Vo=(KaVa+KbVb +KcVc)

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加权电流法原理 令Va=Vb=Vc=Vref, Ra = R, Rb=2R,Rc=4R, (=……) 得: Vo=-(VrefRf/R)(1+1/2+1/4+……)

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加权电流法原理 当bi = 1,接电源，当bi = 0,接地。 这种方法输出模拟量的精度，完全由电阻的精 度确定，图中的电阻称权电阻。所有权电阻组 成权电阻网络。 加权电流法要求权电阻网络中的电阻值要精确 成比例。要求采用精密电阻。 电阻种类多，阻值变化范围大。一般不容易做 到很高精度，较少采用。10

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梯形网络法 改变权电阻网络的结构， 减少电阻的种类 从权电阻网络任一节点 看，其阻抗均为R:R, 因此，从左到右，每一 个节点的电位均是它前 一节点的1/2。这种方法 的变换精度可以很高， 因为

所用电阻只有两种 阻值(R和2R)。 DAC和ADC中最常用。11

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梯形网络法

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D/A转换器的性能指标 转换器的性能指标 分辨率：常用DAC的位数表示 。分辨率通常用二进 制位数表示，如分辨率为8位的DAC能给出满量程电 压的1/256的分辨能力。 精度：实际输出值与理想输出值之间存在的偏差 。 失调误差：指输入数字量全部是0时，模拟量的实际输 出值与理想输出值之间的偏差 增益误差：指输入数字量全部是1时，模拟量的实际输 出值与理想输出值之间的偏差 可通过外电路调整补偿13

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D/A转换器的性能指标(2) 转换器的性能指标( ) 转换器的性能指标线性误差：指D/A转换器的实际转换特性曲线 与理想转换特性曲线之间的最大偏差 线性误差 = (|实际值 – 理想值|)/分辨率。 建立时间：指从D/A变换器输入端数字量发 生变化，到模拟量输出端达到稳定值所需 要的时间。反映了D/A变换器的速度。 温度系数：温度系数是指在规定的温度范 围内，温度每变化1℃时，失调、增益、线 性度等参数的变化量14

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DAC0832特性 特性1)电流输出型D/A变换器； 2)数字量输入具有双重缓冲功能，且可有双缓 冲、单缓冲或直通三种工作方式； 3)微处理器直接接口； 4)输入数据的逻辑电平满足TTL电平规范； 5)分辩率为8位，满量程误差为1LSB,转换时 间(建立时间)1µS,参考电压10V。单电源 +5V~ +15V工作，功耗20mW。15

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DAC0832结构及引脚信号 结构及引脚信号

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DAC0832结构及引脚信号 结构及引脚信号 ILE:输入锁存允许信号，输 入，高电平有效，与CS联合， 允许WR1 WR1:8位输入寄存器写选通 信号，输入，低电平有效。 WR2:DAC寄存器写选通信 号,与XFER联合,将数据从输 入寄存器写入DAC寄存器。 XFER:数据传送信号 ，为 WR2的使能信号17

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其它引脚信号 引脚信号 DI7 ~DI0:数据输入(数据总线)。 IOUT1、IOUT2:电流输出端，IOUT1+IOUT2=常数。 并且IOUT1端输出电流与DAC寄存器中数据成正 比，当数据为全0, IOUT1=0;当数据为全1, IOUT1电流达最大。 RFB:反馈信号输入端。 片内有电阻，与外接 运算放大器电压输出直联，不需外加电阻。 VREF:基准电源输入端。 外部提供的精密稳压 电源。为内部R-2R梯型网络提供电源。 VREF范 18 围在-10V~+10V可选。

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DAC0832电源与地线 VCC:电源，+5V ~+15V,+15V性能更好。 引脚3为模拟地端AGND ,引脚10为数字地 DGND。 引脚3上的电位应与输出电流(IOUT1 、IOUT2 ) 相同，它会影响输出线性性。

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DAC0832结构 结构 DA转换器：R-2R梯形电阻网络组成。 其中开关由DAC寄存器输出组成。 DAC寄存器为0,相应开关

处于“0”位置。

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DAC0832结构 结构 双缓冲结构：输入寄存器、DAC寄存器。 都为8位并行输入，并行输出寄存器。 输入寄存器输出与DAC寄存器相联，数据 输入受内部LE2控制。 输入寄存器输入与系统数据总线相联，数 据输入受内部LE1控制。 通过外部控制信号不同组合，有不同的工 作方式。双缓冲、单缓冲、(直通)。21

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