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计算机控制技术课件:第2章 模拟量输出通道2

2.2 本节要点
模拟量输出通道
• 1. 模拟量输出通道的结构组成与模板通用性; • 2. 8位D/A转换器DAC0832的原理组成及其接口电路 • 3. 12位D/A转换器DAC1210的原理组成及其接口电路 • 4. D/A转换器的输出方式及其输出电路
本节主要内容   引言 2.2.1 D/A转换器
    
2.2.2 接口电路 2.2.3 输出方式 2.2.4 D/A转换模板 本节小结 思考题
引  

模拟量输出通道的任务--把计算机处理后输出的数字量 信号转换成模拟量电压或电流信号,去驱动相应的执行 器,从而达到控制的目的; 模拟量输出通道(称为D/A通道或AO通道)构成--一般是由 接口电路、数/模转换器(简称D/A或DAC)和电压/电流变 换器等; 模拟量输出通道基本构成--多D/A结构(图2-1(a))和共 享D/A结构(图中2-1(b))

PC 总 线
接 口 电 路
D/A
V/I
通道
1
D/A 图 2-1 多D/A结构
V/I
通道
n
(a)
特点:1、一路输出通道使用一个D/A转换器 2、 D/A转换器芯片内部一般都要带有数据锁存器
3、 D/A转换器具有数字信号转换模拟信号、信号保持作用 4、 结构简单,转换速度快,工作可靠,精度较高、通道独立 5、 缺点是所需D/A转换器芯片较多
采样保持器
PC 总 线
接 口 电 路
D/A
多 路 开 关 采样保持器
V/I
1 通道
V/I
通道n
图 2-1 (b)共享D/A结构
特点:1、多路输出通道共用一个D/A转换器 2、每一路通道都配有一个采样保持放大器
3、D/A转换器只起数字到模拟信号的转换作用 4、采样保持器实现模拟信号保持功能 5、节省D/A转换器,但电路复杂,精度差,可靠低、占用 主机时间
2.2.1 主要内容 ۩ ۩
D/A转换器
1 工作原理与性能指标理 2 8位DAC0832芯片
۩
3 12位DAC1210芯片
1
工作原理与性能指标
主要知识点  1.D/A转换器工作原理
 2.D/A转换器的性能指标
1. D/A转换器工作原理 现以 4 位 D/A 转换器为例说明其工作原理,如图 2-2 所示。 D3 D2 数字量输入 D1 D0 IOUT A 位切换 开 关 +
IRfb
Rf b VOUT 运算放大器
1
0 BS 3 2R R
1
0 BS 2 2R
1
0 BS1 2R R
1
0 BS 0 2R 2R
基准 电压 VREF
I3
I2
I1 R
I0
R--2R电 阻 网 络 图 3-2 D/A 转 换 器 原 理 框 图
链接动画
假设D3、D2、D1、D0全为1
,则BS3、BS2、BS1、BS0全部与“1” 端相连。根据电流定律,有: I3  VREF V  23  REF 2R 24 R I2  I3 V  2 2  REF 2 24 R
I1 
I2 V  21  REF 2 24 R
由于开关 BS3 ~ BS0 的状态是受要转换的二进制数 D3、D2、 D1、D0 控制的,并不一定全是“1”。因此,可以得到通式: I OUT  D3  I 3  D2  I 2  D1  I1  D0  I 0 I OUT VREF  ( D3  2  D2  2  D1  2  D0  2 )  4 2 R 3 2 1 0
考虑到放大器反相端为虚地,故:
I Rfb   I OUT 选取 Rfb = R

2.2 本节要点
模拟量输出通道
• 1. 模拟量输出通道的结构组成与模板通用性; • 2. 8位D/A转换器DAC0832的原理组成及其接口电路 • 3. 12位D/A转换器DAC1210的原理组成及其接口电路 • 4. D/A转换器的输出方式及其输出电路
本节主要内容   引言 2.2.1 D/A转换器
    
2.2.2 接口电路 2.2.3 输出方式 2.2.4 D/A转换模板 本节小结 思考题
引  

模拟量输出通道的任务--把计算机处理后输出的数字量 信号转换成模拟量电压或电流信号,去驱动相应的执行 器,从而达到控制的目的; 模拟量输出通道(称为D/A通道或AO通道)构成--一般是由 接口电路、数/模转换器(简称D/A或DAC)和电压/电流变 换器等; 模拟量输出通道基本构成--多D/A结构(图2-1(a))和共 享D/A结构(图中2-1(b))

PC 总 线
接 口 电 路
D/A
V/I
通道
1
D/A 图 2-1 多D/A结构
V/I
通道
n
(a)
特点:1、一路输出通道使用一个D/A转换器 2、 D/A转换器芯片内部一般都要带有数据锁存器
3、 D/A转换器具有数字信号转换模拟信号、信号保持作用 4、 结构简单,转换速度快,工作可靠,精度较高、通道独立 5、 缺点是所需D/A转换器芯片较多
采样保持器
PC 总 线
接 口 电 路
D/A
多 路 开 关 采样保持器
V/I
1 通道
V/I
通道n
图 2-1 (b)共享D/A结构
特点:1、多路输出通道共用一个D/A转换器 2、每一路通道都配有一个采样保持放大器
3、D/A转换器只起数字到模拟信号的转换作用 4、采样保持器实现模拟信号保持功能 5、节省D/A转换器,但电路复杂,精度差,可靠低、占用 主机时间
2.2.1 主要内容 ۩ ۩
D/A转换器
1 工作原理与性能指标理 2 8位DAC0832芯片
۩
3 12位DAC1210芯片
1
工作原理与性能指标
主要知识点  1.D/A转换器工作原理
 2.D/A转换器的性能指标
1. D/A转换器工作原理 现以 4 位 D/A 转换器为例说明其工作原理,如图 2-2 所示。 D3 D2 数字量输入 D1 D0 IOUT A 位切换 开 关 +
IRfb
Rf b VOUT 运算放大器
1
0 BS 3 2R R
1
0 BS 2 2R
1
0 BS1 2R R
1
0 BS 0 2R 2R
基准 电压 VREF
I3
I2
I1 R
I0
R--2R电 阻 网 络 图 3-2 D/A 转 换 器 原 理 框 图
链接动画
假设D3、D2、D1、D0全为1,则BS3、BS2、BS1、BS0全部与“1” 端相连。根据电流定律,有: I3  VREF V  23  REF 2R 24 R I2  I3 V  2 2  REF 2 24 R
I1 
I2 V  21  REF 2 24 R
由于开关 BS3 ~ BS0 的状态是受要转换的二进制数 D3、D2、 D1、D0 控制的,并不一定全是“1”。因此,可以得到通式: I OUT  D3  I 3  D2  I 2  D1  I1  D0  I 0 I OUT VREF  ( D3  2  D2  2  D1  2  D0  2 )  4 2 R 3 2 1 0
考虑到放大器反相端为虚地,故:
I Rfb   I OUT 选取 Rfb = R

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