DAC及ADC接口技术

第8章DAC及ADC接口技术8.1数模转换芯片DAC0832及其接口设计8.2模数转换芯片ADC0809及其接口第8章DAC及ADC接口技术8.1数模转换芯片DAC0832及其接口设计8.1.1数模转换器的工作原理8.1.2D/A转换器的主要技术指标8.1.3数模转换芯片DAC08328.1.4应用举例8.2模数转换芯片ADC0809及其接口第8章DAC及ADC接口技术温度测控原理示意图1、CPU怎样识别模拟量？2、CPU怎样控制模拟量？→传感器测温→CPU决策→变压器输出→电炉丝加热→→模拟/数字转换（AD）→数字/模拟转换（DA）第8章DAC及ADC接口技术DA转换原理(电流输出型,T型网络)RVIREF总电流分支电流……1101002nniiiiiniIDIDI输出电流10101010101010102RD7R2R2R2R2R2R2R2R2RRRRI7I7I-+VREFI6I5I4I3I2I1I0I6I5I4I3I2I1I0RfbIO1IO2D6D5D4D3D2D1D0VORRR第8章DAC及ADC接口技术转换原理——利用电子开关形成T型电阻网络的输出电流I01，再利用反相运算放大器转换成输出电压Vout。10101010101010102RD7R2R2R2R2R2R2R2R2RRRRI7I7I-+VREFI6I5I4I3I2I1I0I6I5I4I3I2I1I0RfbIO1IO2D6D5D4D3D2D1D0VORRR运放输出电压101fb0fb122niOREFniBBRDVIRVR第8章DAC及ADC接口技术数字输入模拟输出0000000000000001……011111111000000010000001……111111110V0.039V…4.96V5.00V5.039V…9.96V若取n=8位Rfb=RVREF=10V满量程输出电压=VREF-VLSB2211001nREFfbinfbORBBVRRIVDiLSB（LeastSignificantBit)——最低有效位MSB（MostSignificantBit)——最高有效位第8章DAC及ADC接口技术8.1数模转换芯片DAC0832及其接口设计8.1.1数模转换器的工作原理8.1.2D/A转换器的主要技术指标8.1.3数模转换芯片DAC08328.1.4应用举例8.2模数转换芯片ADC0809及其接口第8章DAC及ADC接口技术DA性能指标是选用DA芯片型号的依据，最常用的有：分辨率（resolution）、建立时间（convertiontime）分辨率是指最小输出电压与最大输出电压之比，也有用“1LSB对应的模拟电压大小”来表示，例若VREF=5V，则8位的DA转换器，分辨率为5V/(28-1)=19.6mV10位的DA转换器，分辨率为5V/(210-1)=4.8mV14位的DA转换器，分辨率为5V/(214-1)=0.3mV因此，应根据分辨率的需要来选定DA转换器的位数建立时间是指从输入数字信号起，到输出电压或电流达到稳定所需的时间。目前，10位或12位D/A转换器D转换时间一般不超过1us。第8章DAC及ADC接口技术8.1数模转换芯片DAC0832及其接口设计8.1.1数模转换器的工作原理8.1.2D/A转换器的主要技术指标8.1.3数模转换芯片DAC08328.1.4应用举例8.2模数转换芯片ADC0809及其接口第8章DAC及ADC接口技术DAC0832——电流输出型D/A转换器20只引脚•8位并行输入方式•分辨率19.6mV(VREF=5V）•电流建立时间１μS•输入与TTL电平兼容•单一电源供电（＋5V～＋15V）•低功耗，20mＷ第8章DAC及ADC接口技术DAC0832的结构输入锁存器+DAC寄存器+D/A转换器第8章DAC及ADC接口技术DAC0832内部结构框图DI0～7：转换数据输入（8位）；/CS：片选信号（输入）；ILE：数据锁存允许信号（输入）；/XFER：数据传送控制信号（输入）；/WR1：第一写信号（输入），与ILE共同控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式；/WR2：第2写信号（输入），与XFER共同控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式；第8章DAC及ADC接口技术8.1数模转换芯片DAC0832及其接口设计8.1.1数模转换器的工作原理8.1.2D/A转换器的主要技术指标8.1.3数模转换芯片DAC08328.1.4应用举例8.2模数转换芯片ADC0809及其接口第8章DAC及ADC接口技术8.1数模转换芯片DAC0832及其接口设计8.2模数转换芯片ADC0809及其接口8.2.1逐次逼近式数模转换器的工作原理8.2.2A/D转换器的主要技术指标8.2.3ADC0809引脚介绍8.2.4ADC0809内部结构及工作时序8.2.4应用举例第8章DAC及ADC接口技术将模拟量信号变换成数字量信号的元件——模数转换器ADC（AnalogtoDigitalConverter）ADC的种类较多，较常见的有：计数比较式——器件简单、价格便宜、转换速度慢双斜率积分式——精度高、速度慢逐次逼近式——可兼顾速度和精度第8章DAC及ADC接口技术逐次逼近式AD转换器的工作原理D/A转换器N位寄存器控制逻辑VINSTARTEOCVNVREF锁存缓存器D7D0D3D5D1D2D4D6OE基本组成：比较器、DA转换器、逐次逼近寄存器、锁存缓冲器、控制逻辑单元第8章DAC及ADC接口技术转换过程：D/A转换器N位寄存器控制逻辑VINSTARTEOCVNVREF锁存缓存器D7D0D3D5D1D2D4D6OE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VN与VIN相等或达到允许误差范围为止。则该试探值就为A/D转换所需的数字量。第8章DAC及ADC接口技术8.1数模转换芯片DAC0832及其接口设计8.2模数转换芯片ADC0809及其接口8.2.1逐次逼近式数模转换器的工作原理8.2.2A/D转换器的主要技术指标8.2.3ADC0809引脚介绍8.2.4ADC0809内部结构及工作时序8.2.4应用举例第8章DAC及ADC接口技术AD转换器的技术指标主要包括：转换时间——完成一次模拟量变换为数字量所需要的时间。逐次逼近式的典型值为1.0～200μs。分辨率——转换器对输入电压微小变化的响应能力的度量，习惯上以输出的二进制位数表示。如8位、10位、12位、14位、16位等。分辨率为8位，意味着它可对满量程的1/28=1/256的增量作出反映。转换精度——AD转换器实际量化值与理论输出值的差距。精度反映的是转换后所得结果相对于实际值的准确度，而分辨率则是能对转换结果发生影响的最小输入量。量程——所能转换的电压范围，通常为0～5V和0～10V。第8章DAC及ADC接口技术8.1数模转换芯片DAC0832及其接口设计8.2模数转换芯片ADC0809及其接口8.2.1逐次逼近式数模转换器的工作原理8.2.2A/D转换器的主要技术指标8.2.3ADC0809引脚介绍8.2.4ADC0809内部结构及工作时序8.2.4应用举例第8章DAC及ADC接口技术28只引脚ADC0809——逐次比较型模数转换芯片IN7三态输出锁存器8路模拟开关地址锁存与译码8位A/D转换器IN0CBAALE3D7D0D3D5D1D2D4D6OEEOCVR(+)VR(-)STARTCLK12345678910111213142827262524232221201918171615IN3IN4IN5IN6IN7STARTEOCD3OECLKVCCVR(+)GNDD1IN2IN1IN0ABCALED7D6D5D4D0VR(-)D2ADC0809•分辨率为８位•转换时间１00μS•工作量程为0～＋5V•功耗为15mＷ•工作电压为+5V•具有锁存控制的8路模拟开关•输出与TTL电平兼容第8章DAC及ADC接口技术第8章DAC及ADC接口技术8.1数模转换芯片DAC0832及其接口设计8.2模数转换芯片ADC0809及其接口8.2.1逐次逼近式数模转换器的工作原理8.2.2A/D转换器的主要技术指标8.2.3ADC0809引脚介绍8.2.4ADC0809内部结构及工作时序8.2.4应用举例第8章DAC及ADC接口技术8路模拟输入信号——用三根地址线A,B,C选通IN0～IN7；引脚——START启动AD转换，CLK转换节拍，VR参考电压，EOC结束标志，OE输出使能，ALE地址锁存使能ADC0809结构:模拟开关/地址译码器/ADC/输出锁存器第8章DAC及ADC接口技术工作时序：第8章DAC及ADC接口技术控制逻辑ALE产生正脉冲，锁存ADDA、ADDB、ADDC通道选通端数据，通过内部地址译码，选通对应通道START端口输入正脉冲信号，信号的上升沿清除内部寄存器数据，下降沿启动AD转换；AD转换启动后，EOC从高电平变成低电平，在AD转换过程中，EOC保持低电平，转换结束，EOC从低变成高电平。向OE引脚输入正脉冲，打开三态输出锁存器，内部数据输出到D0—D7数据总线；第8章DAC及ADC接口技术8.1数模转换芯片DAC0832及其接口设计8.2模数转换芯片ADC0809及其接口8.2.1逐次逼近式数模转换器的工作原理8.2.2A/D转换器的主要技术指标8.2.3ADC0809引脚介绍8.2.4ADC0809内部结构及工作时序8.2.4应用举例第8章DAC及ADC接口技术本章小结1、单片机对每个连接在总线的接口芯片设定一个具体的物理地址，通过向这个端口写入数据或读取数据，从而实现对外部设备的控制。2、ADC0809用于在数据采集中将模拟信号转变成数字信号的场合。根据ADC0809的工作时序逻辑，在单片机的接口引脚上模拟输出满足时序的控制逻辑，从而实现对模数转换芯片的控制。