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文档列表
文档介绍
1
第10章 AD和DA转换器的接口
2
2
目录
内容概要
D/A转换器接口
D/A转换器原理
51单片机与DAC0832的接口与编程
51单片机与DAC1208的接口与编程
A/D转换器接口
A/D转换器原理
51单片机与ADC0809的接口
51单片机与AD574的接口
3
内容概要
微处理器只能够处理二进制数据,而计算机处理的物理量绝大多数都是模拟量,对于微处理器输出的二进制数据需要通过数模转换电路将二进制数据转换成为模拟量输出,对于输入的模拟量需要通过模数转换电路将模拟量转换成为二进制数据给微处理器进行数据处理。
本章介绍D/A转换器和A/D转换器的基本原理和技术指标,重点介绍D/A转换器和A/D转换器与51单片机的接口电路,以及D/A转换器和A/D转换器的编程方法。
4
D/A转换器接口
D/A转换器原理
D/A转换器(Digital to Analog Converter,简称DAC),又称为数模转换器,是一种将二进制数字量转换成以参考量为基准的模拟量的转换器。下面以4位二进制加权电阻网络型D/A转换器为例来说明D/A转换器的工作原理,转换原理图如图10–1所示。
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由图10–1可见, 4位二进制加权电阻网络D/A转换器由电阻网络、4个数码开关和一个求和运算放大器组成。其中,VREF:基准电压,S0~S3 :数码开关,受二进制位状态控制,相应二进制位为“0”:开关接地;相应二进制位为“1”:开关接VREF。
5
虚线框内电阻2nR: “权电阻”,是指二进制数的每一位代表的数值,电阻值越大,在“权电阻”上流过的“权电流”越小,经过运放后得到的VO电压值越小,4个数码开关的不同组合,将产生16个不同的VO电压值。
5
根据运算放大器“电压虚短”和“电流虚断”的概念,可以得到:
一般地,n位二进制加权电阻网络型D/A转换器的输出电压为:
由此可见,D/A转换器的输出电压VO正比于输入数字量M,无论D/A转换器的内部结构如何,最终得到计算输出电压VO的公式均相同。
6
2. D/A转换器的主要技术指标
(1) 分辨率
分辨率:输入数字量的最低有效位(LSB)发生变化时,所对应的输出模拟量(电压或电流)的变化量。它反映了输出模拟量的最小变化值,通常定义为输出满刻度值FS与之比(n为D/A转换器的二进制位数)。对于5V的满量程,8位的DAC,分辨率:5V/256=, ,常用符号1LSB表示;当采用12位的DAC时,分辨率: 1LSB =5V/4096=。显然,位数越多分辨率就越高,即D/A转换器对输入量变化的敏感程度越高。
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7
(2) 转换精度
转换精度:满量程时DAC实际的模拟输出值与理论值的接近程度。理想情况下,转换精度与分辨率基本一致,位数越多精度越高。但由于制造工艺等各种因素存在着误差,严格讲,转换精度与分辨率并不完全一致。
只要位数相同,分辨率则相同,但相同位数的不同转换器转换精度会有所不同。例如,满量程时理论输出为10V,~,其转换精度为±10mV。
7
(3) 建立时间
建立时间:输入数字量变化后,输出模拟量稳定到终值误差(1/2)LSB时所经历的时间,是描述DAC转换速度快慢的一个重要参数。
电流输出型DAC的建立时间短。电压输出型DAC的建立时间主要决定于运算放大器的响应时间。根据建立时间的长短,可以将DAC分成超高速(<1μS)、高速(10μS~1μS)、中速(100μS~10μS)、低速(>=100μS)几档。
8
3. D/A转换器的输出及接口形式
D/A转换器的输出有两种形式:一种是电压输出型;另一种是电流输出型。
电流输出型D/A转换器可在其输出端再将电流输出转换为电压输出。
D/A转换器的接口主要有并行接口和串行接口(如通用UART串行口、I2C串行口和SPI串行口等),因此在选择D/A转换器时,要考虑单片机与D/A转换器的接口形式。
8
51单片机与DAC0832的接口与编程
DAC0832:8位电流输出型D/A转换器,转换时间为1μs,逻辑电平输入与TTL电平兼容,单一电源供电(+5V~+15V),功耗为20mW,可以直接与51单片机应用系统总线连接。
DAC0832的主要特性:数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式;电流输出,输出电流线性度可在满量程下调节。
9
1. DA
第10章 AD和DA转换器的接口
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目录
内容概要
D/A转换器接口
D/A转换器原理
51单片机与DAC0832的接口与编程
51单片机与DAC1208的接口与编程
A/D转换器接口
A/D转换器原理
51单片机与ADC0809的接口
51单片机与AD574的接口
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内容概要
微处理器只能够处理二进制数据,而计算机处理的物理量绝大多数都是模拟量,对于微处理器输出的二进制数据需要通过数模转换电路将二进制数据转换成为模拟量输出,对于输入的模拟量需要通过模数转换电路将模拟量转换成为二进制数据给微处理器进行数据处理。
本章介绍D/A转换器和A/D转换器的基本原理和技术指标,重点介绍D/A转换器和A/D转换器与51单片机的接口电路,以及D/A转换器和A/D转换器的编程方法。
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D/A转换器接口
D/A转换器原理
D/A转换器(Digital to Analog Converter,简称DAC),又称为数模转换器,是一种将二进制数字量转换成以参考量为基准的模拟量的转换器。下面以4位二进制加权电阻网络型D/A转换器为例来说明D/A转换器的工作原理,转换原理图如图10–1所示。
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由图10–1可见, 4位二进制加权电阻网络D/A转换器由电阻网络、4个数码开关和一个求和运算放大器组成。其中,VREF:基准电压,S0~S3 :数码开关,受二进制位状态控制,相应二进制位为“0”:开关接地;相应二进制位为“1”:开关接VREF。
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虚线框内电阻2nR: “权电阻”,是指二进制数的每一位代表的数值,电阻值越大,在“权电阻”上流过的“权电流”越小,经过运放后得到的VO电压值越小,4个数码开关的不同组合,将产生16个不同的VO电压值。
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根据运算放大器“电压虚短”和“电流虚断”的概念,可以得到:
一般地,n位二进制加权电阻网络型D/A转换器的输出电压为:
由此可见,D/A转换器的输出电压VO正比于输入数字量M,无论D/A转换器的内部结构如何,最终得到计算输出电压VO的公式均相同。
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2. D/A转换器的主要技术指标
(1) 分辨率
分辨率:输入数字量的最低有效位(LSB)发生变化时,所对应的输出模拟量(电压或电流)的变化量。它反映了输出模拟量的最小变化值,通常定义为输出满刻度值FS与之比(n为D/A转换器的二进制位数)。对于5V的满量程,8位的DAC,分辨率:5V/256=, ,常用符号1LSB表示;当采用12位的DAC时,分辨率: 1LSB =5V/4096=。显然,位数越多分辨率就越高,即D/A转换器对输入量变化的敏感程度越高。
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(2) 转换精度
转换精度:满量程时DAC实际的模拟输出值与理论值的接近程度。理想情况下,转换精度与分辨率基本一致,位数越多精度越高。但由于制造工艺等各种因素存在着误差,严格讲,转换精度与分辨率并不完全一致。
只要位数相同,分辨率则相同,但相同位数的不同转换器转换精度会有所不同。例如,满量程时理论输出为10V,~,其转换精度为±10mV。
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(3) 建立时间
建立时间:输入数字量变化后,输出模拟量稳定到终值误差(1/2)LSB时所经历的时间,是描述DAC转换速度快慢的一个重要参数。
电流输出型DAC的建立时间短。电压输出型DAC的建立时间主要决定于运算放大器的响应时间。根据建立时间的长短,可以将DAC分成超高速(<1μS)、高速(10μS~1μS)、中速(100μS~10μS)、低速(>=100μS)几档。
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3. D/A转换器的输出及接口形式
D/A转换器的输出有两种形式:一种是电压输出型;另一种是电流输出型。
电流输出型D/A转换器可在其输出端再将电流输出转换为电压输出。
D/A转换器的接口主要有并行接口和串行接口(如通用UART串行口、I2C串行口和SPI串行口等),因此在选择D/A转换器时,要考虑单片机与D/A转换器的接口形式。
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51单片机与DAC0832的接口与编程
DAC0832:8位电流输出型D/A转换器,转换时间为1μs,逻辑电平输入与TTL电平兼容,单一电源供电(+5V~+15V),功耗为20mW,可以直接与51单片机应用系统总线连接。
DAC0832的主要特性:数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式;电流输出,输出电流线性度可在满量程下调节。
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1. DA
单片机原理及应用 蔡启仲 第10章 AD和DA转换器的接口7.17 来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.
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