微机控制技术王用伦课件 3模拟量输出通道.ppt

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1、模拟量输出通道学习目标：1.了解模拟量输出通道的结构组成。2.掌握8位D/A转换器DAC0832的原理组成及与AT89C52的接口电路。3.了解12位D/A转换器DAC1210的原理组成及与AT89C52的接口电路。4.掌握D/A转换器的两种输出方式及其电路。返回总目录要点引言1.D/A转换器2.接口电路3.输出方式本章小结思考题在微机控制系统中，输出信号中模拟量为数不少。那么一个数字计算机在处理数字信号后又是如何把它转变成模拟信号的呢？模拟量输出通道的任务是把计算机处理后的数字量信号转换成模拟量电压或电流信号，去驱动相

2、应的执行器，从而达到控制的目的。模拟量输出通道一般是由接口电路、数/模转换器和电压/电流变换器等构成，其核心是数/模转换器，简称D/A或DAC，通常也把模拟量输出通道称为D/A通道或AO通道。一般的D/A转换器，都只能完成一路数字量到模拟量的转换，而实际的控制系统往往需要控制多个执行机构，即要完成多路数字量到模拟量的转换。据此，有以下两种基本结构形式，如图所示。引言图中(a)为多D/A结构，一路输出通道使用一个D/A转换器，由于D/A转换器芯片内部一般都带有数据锁存器，所以D/A转换器除承担数字信号到模拟信号的转换任务外

3、，还兼有信号保持作用，即把主机在上一时刻对执行机构的控制作用维持到下一个输出时刻，这是一种数字信号保持方式。只要送给D/A转换器的数字量不变，其模拟输出信号便保持不变。这种多D/A结构的优点是结构比较简单，转换速度快，工作可靠，精度较高，而且各个通道相对独立而互不影响；缺点是所需D/A转换器芯片较多，价格较高。图中(b)为共享D/A结构，多路输出通道只共用一个D/A转换器，所以每一路通道都配有一个保持电路，主机对各通道的输出信号分时地被D/A转换器转换为模拟信号后，经多路开关分配给各路保持器，由保持器将其记忆下来直到下个

4、周期输出信号的到来。这里，D/A转换器只起数字到模拟信号的转换作用，而信号保持功能由保持器实现，这是一种模拟信号保持方式。这种共享D/A结构的优点是节省D/A转换器，缺点是电路复杂，精度差，可靠性低，而且为使保持信号不至于下降太多需要不断刷新数据而占用主机时间。现在，随着集成电路D/A转换芯片价格的不断下降，控制系统中的模拟量输出通道普遍采用(a)多D/A结构形式。D/A转换器D/A转换器工作原理D/A转换器性能指标8位DAC0832芯片12位DAC1210芯片D/A转换器是一种能把数字量转换成模拟量的电子器件。D/A转

5、换器芯片类型很多，按位数有8位、10位和12位等；按输出形式有电流输出型如DAC0832、AD7502、DAC1210，电压输出型如AD558、AD3836等；此外，为了满足各种不同系统的要求，还生产出许多特殊的D/A转换器。如DAC1420/1422的输出为4~20mA，可以直接与DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表配套。D/A转换器工作原理现以4位D/A转换器为例说明其工作原理，如图所示。D/A转换器主要由基准电压VREF、T型解码网络、位切换开关BS和运算放大器A四部分组成。基准电压VREF由外部稳压电源提供。位切换开关K

6、1~K4分别接受要转换的二进制数D0~D3的控制，当某一位如D31，则相应开关K4切换到“1”端(虚地)，就会把基准电压VREF在电阻2R上的电流I3切换到放大器的同相端，此电流经反馈电阻Rf直至输出端，从而把D31转换成相应的模拟电压VOUT输出；而当D30时，K4切换到“0”端(地)，则电流I3切换到放大器的反相端流入地中而对放大器输出不起作用。其它各位也如此。无论K1~K4的方向如何，a、b、c、d各点的电位分别为根据反相比例加法运算电路可得D/A转换器性能指标D/A转换器性能指标是衡量芯片质量的重要参数，也

7、是选用D/A芯片型号的依据。1．分辨率分辨率是指D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量，它是对输入变化敏感程度的描述，取决于输入数字量的二进制位数。如果数字量的位数是n，则D/A转换器的分辨率为1/2n。因此，数字量位数越多，分辨率也就越高，即转换器对输入量变化的敏感度也就越高。实际应用时，应根据分辨率的要求来选定转换器的位数。2．转换精度转换精度是指转换后所得的实际值和理论值的接近程度。它和分辨率是两个不同的概念。例如，满量程时的理论输出值为10V，实际输出值是在9.99V~10.0lV之间，其转换精度为10mV。对于

8、分辨率很高的D/A转换器并不一定具有很高的精度。3．偏移量误差偏移量误差是指输入数字量时，输出模拟量对于零的偏移值。此误差可通过DAC的外接VREF和电位器加以调整。4．稳定时间稳定时间是描述D/A转换速度快慢的一个参数，指从输入数字量变化到输出模拟量达到终值误差1/2LSB(最低有效位）时所需的时间。显然，稳定时间