第十一章模数(AD)和数模(DA)转换ppt课件.ppt

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1、第十一章模数(A/D)和数模(D/A)转换了解控制系统的基本流程了解每个环节的功能及实现方法了解A/D和D/A转换的原理掌握D/A0832和A/D0809的结构及与CPU的连接方法学会使用A/D和D/A组成简单控制系统11.1概述（P383）模拟量I/O接口的作用：实际工业生产环境——连续变化的模拟量例如：电压、电流、压力、温度、位移、流量计算机内部——离散的数字量：二进制数工业生产过程的闭环控制模拟量输入(数据采集)模拟量输出(过程控制)模拟量D/A传感器执行元件A/D数字量数字量模拟量计算机概述一、一个实时控制系统（P383）控制对象传感器信号处

2、理多路开关采样保持A/D转换I/O接口计算机传感器信号处理多路开关执行机构D/A转换I/O接口传感器（Transducer、Sensor）非电量→电压、电流概述一、一个实时控制系统变送器（Transformer）转换成标准的电信号信号处理（SignalProcessing）放大、整形、滤波多路转换开关（Multiplexer）多选一采样保持电路（SampleHolder，S/H）保证变换时信号恒定不变A/D变换器（A/DConverter）模拟量转换为数字量D/A变换器（D/AConverter）数字量转换为模拟量概述二、多路模拟开关（P384）1.

3、作用:切换模拟信号2.产品:AD7501、AD7503：多路输入，一路输出；CD4051、CD4052、CD4097：双向切换的多路开关。A/D转换器对应于多路输入，一路输出，使多路模拟信号轮流与A/D转换器接通。D/A转换器对应于一路输入，多路输出，使输出的模拟信号轮流分配到各模拟通路，控制相应的机构。概述二、多录模拟开关3.原理（以CD4051为例）CD4051I/O4VEEVSSI/O6I/O7I/O5I/O2I/O1I/O0I/O313456782161413121110915O/IVDDA0A1A2SI/O电平转换译码电路I/O1I/O2I

4、/O3I/O4I/O5I/O6I/O7SA2A1A0I/O0A2~A1:决定0~7通路的哪个开关处于闭合。S为低电平时才能选中某一通路CMOS开关可双向工作，即可作为8入1出，也可作为1入8出。概述三、采样、量化和编码（P386）采样：按相等的时间间隔从模拟信号上截取一系列离散电压瞬时值。例(P387图11-5)：量化：按分层原理，将截取的值数量化。分层值N越大，量化值越接近于实际值。N也表示用几位二进制位表示模拟信号的数值。编码：将量化的数值用二进制数表示出来。四、采样保持器（P389）1、采样过程:将采样脉冲加到采样器，使得在输出端得到一个脉冲序

5、列。(教材P389图11-6)概述四、采样保持器2、采样保持:如果模拟信号变化比较快,就要在A/D之前加上采样保持电路,使得在转换期间保持模入信号不变。有的A/D芯片内就集成有采样保持电路，具体可从芯片使用手册中查到。若A/D转换器的速度比较模拟信号变化速度高很多倍,则在A/D芯片之前可不加采样保持电路。可将模拟信号直接加到A/D转换器上。例ADC0809转换时间为100μs,要求模入信号在100μs之内基本不变。概述四、采样保持器(P390图11-7)（了解）例:采样保持芯片LF398V3421876524K1KV+V–保持电容保持采样

6、保持Vi偏置调节•238765–––+++A1A2A330KD1D2S300脉冲变高,采样,S合上脉冲变低,保持,S打开概述四、采样保持器采样保持器的三个重要指标：1.孔径时间TAP：模拟开关从闭合到完全断开的过渡时间。2.捕捉时间TAC：从保持到采样不是直线跳变,而是有一段时间叫捕捉时间。3.保持电压衰减速率：保持状态下由于漏电流引起的保持电压衰减。电压下降率捕捉时间11.2D/A转换器（P391）一、D/A转换器原理IO=权电阻网络+RfIf8R4R2RRI1I2I3I4S1S2S3S4IOVRd1d2d3d4d1I1+d2I2+d3

7、I3+d4I1d1、d2、d3、d4表示对应开关S1~S4的状态。di=0表示对应开关Si断开；di=1表示对应开关Si闭合。设N=d1d2d3d4D/A转换器一、D/A转换器原理IO=VO=RfIf=RfIO取Rf=R/2则：VO=RfIO=VR(d12-1+d22-2+d32-3+d42-4)Vo=VR*N/2n，N=d1d2d3d4，n为位数=VR*(d123+d222+d321+d4)/24D/A转换器二、D/A转换的主要性能指标（P393）1、输入数字量:位数、码制、数据格式和逻辑电平。2、输出模拟量:电流和电压。多数为电流型，如DAC0

8、832即为电流型，靠外接运算放大器转换成电压。3、分辨率:数据发生1LSB变化时所对应的输出电压的变化。