第10章 ADDA 及其应用ppt课件.ppt

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1、单片机原理与应用邓耀辉源点教育第10章AD/DA及其应用AD/DA及其应用10.1概述10.2多路开关及采样-保持器10.3D/A转换器及其接口10.4A/D转换器及其接口嵌入式系统与A/D、D/A转换器单片机作为嵌入式控制器可以灵活地嵌入在仪表、家电和各种智能化设备中。在这些嵌入式系统中，单片机对输入的信号进行采集、进行相应的分析、运算，产生对应的输出操作。在系统的输入端，往往都是一些模拟信号或者是非电量的信号，同时系统输出的执行机构也往往要用模拟量（电流、电压）来驱动。所以作为一个完整的嵌入式系统就应当包含：A/D转换、微控制器和D/A转换器等。A/D、D

2、/A转换器的应用使CPU与输入、输出连成一个有机的整体，使单片机具有了真正意义上的“微控制器”的作用。10.1概述单片机在嵌入式系统中的应用示意图MCS-51D/A转换器控制执行机构被控实体A/D转换器多路开关传感器1传感器2传感器n控制执行机构温度、压力、流量等信号模拟信号模拟信号数字信号10.2.1多路开关及采样-保持器A.采样定理离散系统的几种采样形式：周期采样：以相同的时间间隔进行采样，即tk+1-tk=T,T为采样周期多阶采样:(tk+1-tk)周期性重复,随机采样：没有固定的采样周期，根据需要选择采样时刻10.2多路开关及采样-保持器图10.1采样

3、前后波形的变化采样的过程实际是连续信号的离散化过程，一般采样都是采样周期采样的多，比如x(t)是连续变化的信号量，如果每隔一小段时间去读它的一次，取一个值，所读的过程就是采样过程。不难发现，读的间隔时间越短，即采样的频率越高，得到的离散信号函数x/(t),就越接近输入信号函数x(t)但并不是说采样频率越高越好，如果采样频率太高，会把过多的时间浪费，而失去了实时控制的机会。因此，如何确定采样频率是非常关键。A.采样定理采样定理（香农定理）：fs≥2fmax,则由x/(t)可完全恢复出x(t)由于所有的信号并非都是“有限带宽”，在实际应用中，往往所取的实际采样频率

4、fs比两倍fmax大，一般fs至少取4fmax,10倍也是经常的。在工程上，T经常采用经验数据。A.采样定理B.多路开关在微机测量和控制中，经常需要多路和多参数的采集和控制，如果每一路都采用放大，采样/保持，A/D等环节，不仅成本比单路成倍增加，而且会导致系统体积庞大，且由于模拟器件，阻容元件参数特性不一致，对系统的校准带来很大困难。所以，通常采用共用的采样/保持及A/D转换电路，而要实现这种设计，往往采用多路模拟开关。多路开关：把多个模拟量参数分时地接通并送入A/D转换器，完成多到一的转换；反多路开关（多路分配器）：把经计算机处理，且由于D/A转换器转换成模

5、拟信号按一定的顺序输出不同的控制回路中，完成一到多的转化。单向多路开关:只能做多路开关或只能做反多路开关双向多路开关：既能做多路开关也能做反多路开关10.2多路开关及采样-保持器常用多路开关（类型）：（1）机器触点式多路开关：干黄管，水印继电器优点：体积小，切换速度快，噪音小，寿命长缺点：工作频率低，在通电的时候存在抖动现象，因此一般用于低速度高精度检测系统中。（2）模拟电子开关：晶体管开关，场响应管优点：切换速度快，无抖动，易于集成缺点：导通电阻大，输入电压，电流容量小（3）半导体多路开关：特点：尺寸小，电平与TTL兼容，转换速度快，寿命长B.多路开关常用的

6、半导体多路开关芯片公司类型路数种类CD公司CD40518路双向CD4052双4路双向CD406716路双向CD4097双8路双向MAX公司MAX4051MAX40528路双4路双向双向B.多路开关1CD4051CD4051是单端8通道多路开关，它原理图，见课本的P27页图2.3。左边有4位输入控制端，3个通道选择输入端A,B,C用来选择8个通道之一被接通，INH是禁止输入端，当INH=“1”,所有通道断开，禁止模拟量输入，当INH=“0”,通道接通，允许模拟量输入。上面是8个输入输出通道，右边第3脚是公共输入端。逻辑电平转换单元完成TTL到CMOS的转换；二进

7、制3-8译码器用来选择输入端A,B,C的状态进行译码,以控制开关电路TG，使某一路接通，从而将输入和输出通道接通。VDD正电源，VSS接地，VEE一般接负电源B.多路开关1CD4051CD4051引脚图CD4051真值表B.多路开关例1若VDD=+5VVSS=0V,VEE=-5V说明：只要对此模拟开关施加0~5V数字控制信号，就可以控制幅度范围为：-5V~+5的模拟信号例2按一般的要求第7脚VEE要接负电源，但是实验表明，CD4051在VEE接地的情况下仍可以通过-0.1~+VCC的信号，这样可省去负电源变换器，即缩小成本又降低功耗。该方法只适合用于：控制0到

8、5V的模拟信号。B.多路开关2多路开关