数据采集与处理课件.ppt

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1、第二章数据转换技术10/8/20211数据采集与处理2.1D/A转换器D/A模拟量数字量10/8/20212数据采集与处理2.1D/A转换器数／模（D/A）转换器是一种把数字量转换成相应的模拟电压或电流的电子电路。随着微电子工业的发展，这类电路都已实现集成化了，D/A转换器常用于计算机系统的后向模拟量输出通道（简称模出），以便控制模拟量驱动的执行机构或其它装置。10/8/20213数据采集与处理2.1.1R－2R梯形电阻网络D/A转换这是一种实用而且工作原理简明的梯形电阻网络D／A转换器。该电路利用运算放大器的虚短特性，使R－2R电阻网络

2、的输出以短路方式工作。不论各开关处于何种状态，开关S1～Sn的各点电位均可认为0（虚地或实地）。10/8/20214数据采集与处理典型的R-2R梯形电阻网络D/A转换电路10/8/20215数据采集与处理观察图中从右到左之N、M、…、C、B、A各点，各点对地的电阻值均等于R。而从左到右分析，可得出各路的电流分配，其规律是IR／2，IR／4，IR／8，…，IR／2n-1，IR／2n，即电流满足按权分布的要求。考虑到模拟开关S1～Sn对总电流IΣ的控制作用，以及运放A的输入电流求和特性，可以得到：10/8/20216数据采集与处理运算放大器A

3、的输出电压为：R－2R梯形电阻网络的阻值品种只有R和2R两种，便于采用微电子工艺制造，这是它的优点。10/8/20217数据采集与处理2.1.2集成化D／A转换器MAX7534/MAX7535是美国MAXIM公司生产的高性能单片14位D/A转换器。MAX7534/MAX7535采用了高质量的晶片、激光校准、薄膜电阻和带温度补偿的NMOS开关等技术，确保了在整个工作温度范围内，器件有良好的线性和增益稳定性。10/8/20218数据采集与处理10/8/20219数据采集与处理MAX7534接收8位数据总线的两个字节，而MAX7535接收分为高

4、、低两个字节的14位数据总线的数据。所有数据的输入都与TTL和5VCOMS逻辑电平兼容。MAX7534/MAX7535可以单极性工作，另加部分元件也可以双极性DAC工作。两类器件都有保护CMOS寄存器的功能。都不需要使用外加的肖特基二极管保护。10/8/202110数据采集与处理MAX7534/MAX7535主要特点：在整个工业温度范围内保持14位单调性；4象限乘法器；与μP兼容，双缓冲输入；增益温度漂移(2.5×10-6/℃)；全部温度范围内的低输入泄漏(<20nA)；低功耗；与TTL和CMOS兼容。10/8/202111数据采集与处理

5、MAX7534MAXIMD7-D0输入数据7-14DGNDVSSVDD1962018171516WRCSA1A0VINR1100_+A1RFBVDDREFR2C133pFVO+_34521IOUTAGNDSAGNDF模拟地(a)MAX7534的单极性工作电路图10/8/202112数据采集与处理MX7535MAXIMD13-D0输入数据8-21DGNDVSSVDD2672725242223WRCSLSBCSMSBLDACVINR120_+A1RFBVDDREFFR2C133pFVO+_45631IOUTAGNDSAGNDF模拟地2REFS

6、10(b)MAX7535的单极性工作电路图10/8/202113数据采集与处理图中C1提供相位补偿，在用高速运放时还有助于抑制超调和振荡。要注意的是，输出电压的极性和基准输入相反。如果基准可以调节，可忽略R1和R2，通过改变基准电压幅度来调节满量程。10/8/202114数据采集与处理在许多应用中，如果温度变化范围较小，DAC增益温度系数和增益误差指标对增益的影响可忽略，不需要调整增益。如需要调整增益或者是要DAC工作在一个宽温度范围内，则应采用低温漂(小于300×10-6/℃)的电阻。10/8/202115数据采集与处理MAX7534/

7、MAX7535在使用中要注意的几个问题：1．补偿当DAC采用高速运放输出时，需要补偿电容C1。这个电容消除由DAC的输出电容和内部反馈电阻构成的极点。C1值根据采用运放的不同而不同，典型的电容值是从10pF到30pF。太小的电容值会产生输出振荡，太大的容抗又会使输出振幅衰减。应让PC板上的连接线尽可能的短，从而使得IOUT处的寄生电容尽可能的小，这样可减小C1的值并提高输出稳定性。10/8/202116数据采集与处理2．旁路在接近DAC的VDD和GND管脚处放置一个1μF的旁路电容，再与一个0.01μF的陶瓷电容相并联。1μF的钽电容可抑

8、制高频噪声。在VSS处放一个4.7μF的去耦电容将减小DAC的输出泄漏电流。MAX7534/7535有高阻抗的数字输入端口。不使用时，为了减小噪声干扰，应通过高值电阻(1MΩ)将它们与VDD或