模拟量的输入输出

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1、第8章模拟量的输入输出12主要内容：模拟量输入输出通道的组成D/A转换器的工作原理、连接及编程A/D转换器的工作原理、连接及编程3一、模拟量的输入输出通道45数字信号模拟信号现场信号1现场信号2现场信号n放大器放大器放大器多路开关低通滤波传感器低通滤波传感器低通滤波传感器A/D转换器采样保持器数字信号受控对象控制信号模拟信号D/A转换器放大驱动电路…I/0接口放大器把传感器输出的信号放大到ADC所需的量程范围多路开关把多个现场信号分时地接通到A/D转换器低通滤波器用于降低噪声、滤去高频干扰，以增加信噪比采样保持器周期性地采样连续信号，并在A/D

2、转换期间保持不变传感器将各种现场的物理量测量出来并转换成电信号（模拟电压或电流）I/0接口多路开关6模拟量的输入通道传感器（Transducer）非电量→电压、电流变送器（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7模拟量的输出通道D/A变换器（D/AConverter）数字量转换为模拟量低通滤波平滑输出波形放大驱动

3、提供足够的驱动电压，电流8二、数/模（D/A）变换器91.D/A转换器工作原理典型的D/A转换器芯片通常由模拟开关、电阻网络以及缓冲电路组成。D/A转换的基本原理是利用电阻网络，将N位二进制数逐位转换成模拟量并求和，从而实现将数字量转化为模拟量。VrefRf模拟开关电阻网络VO数字量∑10基本变换原理运放的放大倍数足够大时，输出电压VO与输入电压Vref的关系为：VrefRfVO∑RfORV=-VRref11基本变换原理若输入端有n个支路,则输出电压VO与输入电压Vref的关系为：VOVrefRf∑R1Rn…ån0i=1i1V=-RVRfref

4、12权电阻网络假定在制造D/A转换器时，使RF＝R，R1＝2R，R2＝4R，R3＝8R，…，Rn＝2nR2R4R8R16R32R64R128R256RVrefRfVOS1S2S3S4S5S6S7S8这里，上式中的n=813基本变换原理每个支路由一个开关Si控制，Si=1表示Si合上，Si=0表示Si断开，则上式变换为若Si=1,该项对VO有贡献；若Si=0,该项对VO无贡献14基本变换原理如果用8位二进制代码来控制图中的S1～S8(Di=1时Si闭合；Di=0时Si断开)，则不同的二进制代码就对应不同输出电压VO；当代码在0～FFH之间变化时，

5、VO相应地在0～(255/256)Vref之间变化；为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际的D/A转换器采用R-2R梯形电阻网络，它只用两种阻值的电阻(R和2R)。15实际的D/A转换器——R-2R梯形电阻网络162.主要技术指标分辨率（Resolution）输入的二进制数每±1个最低有效位(LSB)使输出变化的程度。表示：可用输入数字量的位数来表示，如8位、10位等；也可用一个LSB（LeastSignificantBit）使输出变化的程度来表示。17分辩率例一个满量程为5V的10位D/A变换器，±1LSB的变化将使输出变化：5/(210-1

6、)=5/1023=0.04888V=48.88mV18转换精度（误差）实际输出值与理论值之间的最大偏差影响转换精度的因素：分辩率电源波动温度变化┇19转换时间从开始转换到与满量程值相差±1/2LSB所对应的模拟量所需要的时间tV1/2LSBtCVFULL203.典型D/A转换器芯片DAC0832特点：8位电流输出型D/A转换器T型电阻网络差动输出21DAC0832的内部结构22DAC0832的引脚功能DAC0832由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位DAC转换器及转换控制电路构成，DAC转换器采用“T”型电阻网络D0～D7:8位数据输入端C

7、S:片选信号线，低电平有效ILE:数据锁存允许信号，高电平有效WR1:输入寄存器的写入控制，低电平有效WR2:DAC寄存器写入控制，低电平有效XFER:传送控制信号，低电平有效Iout1:模拟电流输出端口1，当DAC寄存器全为1时，此电流最大，当DAC寄存器全为0时，此电流最小23DAC0832的引脚功能Iout2:模拟电流输出端口2，在数值上，Iout1＋Iout2＝常数RFB:内部反馈电阻引出端，接运算放大器的输出端VREF:基准电压输入端，可在－10V～＋10V之间VCC:芯片的电源电压，可在＋5V或＋15V选择GND:数字信号地AG

8、ND:模拟信号地24DAC0832的工作方式DAC0832内部有两个寄存器，即输入寄存器和DAC寄存器，能实现3种工作方式：单缓冲方式、双缓冲方式和直