第8章模拟量的输入输出ppt课件.ppt

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1、第8章模拟量的输入输出1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2§8.1模拟量输入输出通道模拟量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、十进制数工业生产过程的闭环控制3模拟量I/O接口的作用：模拟量D/A传感器执行元件A/D数字量数字量模拟量模拟量输入(数据采集)模拟量输出(过程控制)计算机4模拟量I/O通道的组成：模拟接口电路的任务模拟电路的任务0010110110101100工业生产过程传感器放大滤波多路转换&采样保持A/D转换放大驱

2、动D/A转换输出接口微型计算机执行机构输入接口物理量变换信号处理信号变换I/O接口输入通道输出通道5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6模拟量的输入通道多路转换开关（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提供足够的驱动电压，电流8§

3、8.2数/模（D/A）变换器掌握：D/A变换器的工作原理D/A变换器的主要技术指标DAC0832的三种工作模式DAC0832的应用9一、D/A变换器的基本构成模拟开关电阻网络运算放大器权电阻网络R-2R梯形电阻网络VrefRf模拟开关电阻网络VO数字量∑10二、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Vin的关系为：VinRfVO∑R11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Vi的关系为：VinRfVO∑R1Rn…12基本变换原理令每个支路的输入电阻为2iRf,并令Vin为一基准电压Vref，则有13基本变换原理如果每个支路由一个开关Si控制，Si=1表

4、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无贡献对应的电路14权电阻网络2R4R8R16R32R64R128R256RVrefRfVOS1S2S3S4S5S6S7S8这里，上式中的n=815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，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)。16R-2R梯

5、形电阻网络17三、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。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使输出变化的程度来表示。18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)=5/1023=0.04888V=48.88mV（LSB-LeastSignificantBit）19转换精度（误差）实际输出值与理论值之间的最大偏差可用最小量化阶⊿来度量：⊿=±1/2LSB也可用满量程的百分比来度量：如0.05%FSR(FSR-FullScaleRange)20转换时间从开

6、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tV1/2LSBtCVFULL21四、典型的D/A转换器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22DAC0832的内部结构23主要引脚功能输入寄存器控制信号：D7～D0：输入数据线ILE：输入锁存允许CS：片选信号WR1：写输入锁存器24主要引脚功能用于DAC寄存器的控制信号：WR2：写DAC寄存器XFER：允许输入锁存器的数据传送到DAC寄存器25主要引脚功能其它引线：VREF：参考电压。-10V～+10V，一般为+5V或+10VIOUT1、IOUT2：D/A转换差动电流输出。用于连接运算放大器的输

7、入Rfb：内部反馈电阻引脚，接运放输出AGND、DGND：模拟地和数字地26工作时序写输入寄存器写DAC寄存器27工作模式单缓冲模式双缓冲模式无缓冲模式28单缓冲模式使输入锁存器或DAC寄存器二者之一处于直通，即芯片只占用一个端口地址。CPU只需一次写入即开始转换。写入数据的程序为：MOVDX，PORTMOVAL，DATAOUTDX，AL与系统的连接见教材p352图29双缓冲模式（标准模式）对输入寄存器和DAC寄存器均需