专用集成电路设计(AD和DA转换器)演示教学

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微机原理第12章-DA与AD转换接口ppt课件

EOC
START
OE
IN7
模拟输入
IN0
通道选择开关
定时和控制
No逐位逼近存放器(SAR)
比较器
8位锁 D0
存和
D7 ADDA ALE
Image 通道
地址锁存及译码
开关树型 D/A
REF(+) REF(-)
图12.6 ADC0809转换器的内部构造图
No 数/模〔D/A〕和模/数〔A/D〕转换技术主要
用于计算机实时控制和自动丈量系统中。在工业控制和参数丈量时，经常会遇到如温度、压力、流量等延续变化的物理量〔通称模拟量〕。用计
Image 算机处置这些模拟量必需先将其转换为电信号，
然后再经A/D转换器将其转换为数字量。对于大多数的被控对象，计算机加工处置后输出的数字方一式个控包含制A信/D号和还D/A应转经换D的/A计转算换机变闭环成自模动拟控量制。系才统干推如进以执下图行所机示构任务。
Image
图12.5 DAC0832输出的三角波形图
12.3 ADC0809模/数转换器
ADC0809是一种普遍运用且本钱较低的
No CMOS资料A/D转换器。它具有8个模拟量输
入通道，可将模拟量转换为8位二进制数字量。
Image 一、ADC0809的内部构造与引脚图图12.6 给出了ADC0809的内部构造。图12.7 给出了ADC0809的引脚图。
本章内容
· 有关D/A、A/D的根本概念 · DAC及其接口 · ADC及其接口 · A/D、D/A运用举例
学习目的
了解微机控制系统的普通组成了解D/A、A/D的根本原理了解DAC、ADC的主要性能目的掌握DAC、ADC与CPU的接口及其

计算机系统结构课件-AD DA转换器接口

⑥OE：输出允许信号。其用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=0，输出数据线呈高电阻；OE=1，输出转换得到的数据。 ⑦CLK：时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。通常使用频率为500kHz的时钟信号。
⑧EOC：转换结束状态信号。EOC=0，正在进行转换；EOC=1，转换结束。该状态信号既可作为查询的状态标志，又可以作为中断请求信号使用。
③中断方式把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。
MOV DPTR，#0000H MOVX A， @DPTR
；选中通道0 ；信号有效，输出转
换后的数据到A累加器
四、任务实施 1、硬件设计数字电压表硬件设计如图6-6所示。U1为单片机AT89C51,U3为A/D转换器AD0808，采用的是共阳极数码管显示，四个数码管的片选为 P2.0、P2.1、P2.2、P2.3，低电平为选中，段码从P0口输出。
LJMP
INT_T0
；存放段码；定义ADC0808时钟位
START:
MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV SETB WAIT: SETB CLR
LED_0,#00H LED_1,#00H LED_2,#00H DPTR,#TABLE TMOD,#02H TH0,#245 TL0,#00H IE,#82H TR0 CLR ST ST ST
SJMP CPL
RETI MOV MOVC CLR MOV LCALL
SETB MOV MOVC CLR MOV
DISP WAIT CLOCK
A,LED_0 A,@A+DPTR P2.3 P0,A DELAY P2.3 A,LED_1 A,@A+DPTR P2.2 P0,A

A-D与D-A转换

数字电子电路
A/D转换是将模拟信号转换为数字信号。转换过程通过取样、保持、量化和编码四个过程。
（1 ➢ 取样
数字电子电路
（又称抽样或采样）是将时间上连续变化的模拟信号定时加以检测，取出某一时刻的值，得到时间
上断续的信号。
➢ 保持
数字电子电路
ADC把取样信号转换成数字信号需要一定的时间，需要将这个断续的脉冲信号保持一定时间以便
次逼近型ADC，适用于分辨率较高而转换速度适中的场合。
➢ 结构框图
➢ 管教排列图
数字电子电路
➢ 引脚的名称和功能
数字电子电路
• IN0～IN7：八路模拟输入。
• UR(+) 、UR(-)：基准电压的正、负极输入端。由此输入基准电压，其中心点应在UCC/2附近，偏差不应超过0.1V。
• S程时，在此端加一个正脉冲，脉冲的上升沿将所有的内部寄存器清零，下降沿时开始A/D转换过程。
3．DAC的主要技术指标
（1
数字电子电路
DAC的分辨率是说明DAC输出最小电压的能力。它是指最小输出电压（对应的输入数字量仅最低位为1）与最大输出电压（对应的输入数字量各有效位全为1）之比：
分辨率= 1/（2n-1）
式中,n表示输入数字量的位数。可见，n越大，分辨最小输出电压的能力也越强。
例如，n=8, DAC
8080、8085、MCS51等微处理器相连接。其结构框图和管脚排列图如下图所示：
结果框图
管教排列图
• D现A两C次08缓3冲2由，八所位以输使入用寄时存有器较、大八的位灵D活A性C寄，存可器根和据八需位要D接/成A转不换同器的三工大作部方分式组。成DA。C它08有32两中数个采字分用电别的子控是电制倒路的T数型据R-寄2R存电器阻，网可络以，实无运算放大器，是电流输出，使用时需外接运算放大器。心片中已经设置了Rfb,只要将9号管脚接到运算放大器输出端即可。但若运算放大器增益不够，还需外接反馈电阻。DAC0832芯片上各管脚的名称和功能说明如下：

第12章 D-A转换和A-D转换

无论模拟开关Si处于何种位置，与Si相连的2R电阻均等效接“地”（地或虚地），电路从UREF向左看，其等效电路如下图所示，等效电阻为R，因此总电流 I=UREF/R。
2R I 16
2R I 16
2R I 8
2R I 4
2R I 2 U R EF
R
R
R
I=
U R EF R
倒T形电阻网络D/A转换器（2）
第12章 A/D转换和D/A转换电路
12.1 12.2 12.3 概述数／模（D/A）转换器模／数（A/D）转换器
12.1 概述
模拟量输入／输出通道的一般结构框图
虚线框l为模拟量输入通道，虚线框2为模拟量输出通道。 1 生
传感器1 信号处理1
…
产
过
多路开关
传感器n
信号处理n
采样保持器
12.3 模/数转换器(ADC)
ADC的基本工作原理： A/D转换是将模拟信号转换为数字信号。转换过程
通过取样、保持、量化和编码四个步骤完成。
1. 取样和保持取样——将时间上连续变化的模拟信号转换为时间上离散的模拟信号，即转换为一系列等间隔的脉冲。保持——ADC把取样信号转换成数字信号需要一定的时间，需要将这个断续的脉冲信号保持一定时间以便进行转换。
芯片中已经设置了Rfb, 只要将9号管脚接到运算放
大器输出端即可。但若运算放大器增益不够，还需外接反馈电阻。
DAC0832的使用方式：双缓冲器型、单缓冲器型和直通型
D7 … D6 D0 选通1 选通2 R fb I OUT1 I OUT2 RF
－＋
∞ ＋
…
U
D 7 D6 D0
R fb I OUT1 I OUT2 VCC ILE WR 1 U WR REF 2 AGND DGND XFER CS (b) R

微机原理和接口第十章AD及DA转换接口精品PPT课件

i=i+10; ∥角度+10 }
while(!kbhit()) { ∥等待键盘 goto next ∥键盘无键按下，重复输出正弦波
} }
2.12位DAC连接
由于微机的I/O指令一次只能输出8位数据，因此对于数据宽度大于8位DAC只能分两次输入数据，为此一般大于8位数据宽度的 DAC内部均设计有两级数据缓冲，如12位DAC1210内部就有两
求
2R
2R
2R
2R
和
元
件
S7
S6
S5
S6
图10-1 T型解码网络原理图
图中Vref为参考电压，S7、S6……SO为8个电子开关，受计算机输出的二进制数据控制其导通/关断。解码网络相邻两节点之间的电阻都为R，但节点7与运算放大器之间，节点0与地之间的电阻为2R，各支路电阻为2R。不论电子开关导通/关断，从任一节点向左、向右看（不包含支路电阻）的等效电阻都是 2R。用叠加原理分析输入到运算放大器的总电流：依次假设S7～ S0中只有一个电子开关接通Vref，其他电子开关接地，可求出总电流为：
V2 V1
0 t1
t2 t3 t4
T1 -V1
T2 T3
+V2
t1
t2 t3 t4
图10-9 双积分型A/D转换器输出波形
通过输出波形可求出：Vin=VR/Nm×NX,式中： VR参考电压，Nm参考电压计数值， NX输入电压计数值。可见，双积分型A/D转换器输出与时间常数RC无关，消除了斜坡电压的各种误差，由于经过两次积分可消除干扰对转换结果的影响。
（2）转换时间：
指数字量输入到模拟量输出达到稳定所需的时间。一般电流型D/A转换器在几秒到几百微秒之内；而电压型D/A

微机接口ppt课件第9章AD与DA转换

➢ WR2：写信号2将锁存在输入寄存器中的数据送到8 位DAC寄存器中进行锁存，低电平有效。当WR2与传送控制信号XFER同时为低电平时，DAC寄存器中的数据不锁存；当WR2或XFER变为高电平时，输入寄存器中的数据被锁存在DAC寄存器中。
2021/8/17
25
➢ XFER：传送控制信号，输入，低电平有效，与WR2 配合产生对DAC寄存器的锁存信号。
2021/8/17
13
5V 28 1
例如，8位D/A转换器芯片的满量程电压为 5V，
则DAC0832的分辨率为8位，或者表示为： 5V/(28-1)＝19.6mV。
2021/8/17
14
满量程电压指的是，输入二进制数的各位均为1时的输出电压。
输出电压的最小变化量指的是，输入的二进制数只有最低位为1时的输出电压。
微机原理与接口技术
作者：徐建平成贵学
2021/8/17
1
第9章 A/D与D/A转换
在微型计算机的输入/输出系统中，常需要把外界连续变化的模拟信号送入计算机进行运算，或者把计算机中经过处理的数字信号输出控制某些外设。
完成由模拟信号到数字信号或由数字
信号到模拟信号转换的过程分别称为模
/数（A/D）转换或数/模（D/A）转换。
➢ IOUT1：模拟电流输出1，是逻辑电平为1的各位输出电流之和。当DAC寄存器中各位均为1时，输出电流最大；当各位均为0时，输出电流最小。
➢ IOUT2：模拟电流输出2，与IOUT1之和为一常量。 ➢ RFB：反馈电阻引脚，反馈电阻设置在芯片内部，
将此引脚接到外部运算放大器的输出端，与运算放大器配合构成电流/电压转换器。
LOP1: OUT DX, AL LOOP LOP1 MOV CX, 0FFH

A／D、D／A转换接口PPT教学课件

换成模拟量
2020/12/11
6
MCS－51与DAC0832的接口单片机与DAC0832的接口，可根据需要按二级缓冲器方式、单级缓冲器方式和直通方式联接。
1、单缓冲器连接方式 DAC0832以单缓冲器方式与8051的接口电路图所示。
2020/12/11
7
P0
8051
ALE P2.7
WR
74LS373 G
2020/12/11
2
2020/12/11
3
D／A转换接口DAC0832
DAC0832 是带有两级数据输人缓冲锁存器的8位D／A转换器。其引脚如图所示。
CS WR1 AGND
DI3 DI2 DI1 DI0 Vref Rfb DGND
1
20
2
19
3
18
4
17
5 DAC 16 6 0832 15
１、２分别同时送1#、2#DAC寄存器，并同时转换，同步输出
2020/12/11
12
9.2.3D/A 转换器的主要技术指标 • 1、分辨率 • 2、转换误差 • 3、线性误差 • 4、转换速度 • 5、接口形式
2020/12/11
13
模／数转换器ADC0809
ADC0809 是一种典型的A／D转换器，是8位 8通道的A／D转换器，其引脚如图所示。
2020/12/11
10
图9-6是8051和二片双缓冲器方式 DAC0832的接口电路。利用此电路可以输出一对同步信号，如从X、Y输出一组同步的锯齿波和正弦波信号。
2020/12/11
11
下面是从X、Y同步输出不同电压的程序： MOV DPTR，#addr1 ；1#输入寄存器地址 MOV A，DATA1 ；数字量１送A MOV @DPTR，A ；数字量１送1＃输入寄存器 MOV DPTR，#addr2 ；2#输入寄存器地址 MOV A，DATA2；数字量２送A MOV @DPTR，A ；数字量２送２＃输入寄存器 MOV DPTR，#addr3 ；1#、2#DAC寄存器地址 MOV @DPTR，A ；1#、2#输入寄存器的数字量

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10 2020/6/15
2) 工作原理
由图可见，输出电压Uo为：Uo=-RF× Io 而Io视开关S1～SN的状态而定。S表示数字量控制开关，当数字量为“0”时，开关接地，电流不流入运放; 只有当数字量为“1”时，开关接到运算放大器的虚地点，其电流才流入运放而产生输出。
各电流关系为： I1=2I2=22I3=…=2N-1IN
b1 b1 b2 b2
bN bN
Si
…
分相电路
Ⅰ
Ⅱ
Q
…
b1 b2
bN
b1 2选1电路 b1
图 6 – 19 D/A转换器的开关电路
13 2020/6/15
2. 权电容D电路由电容网络与一组开关组成，
并由两相不重叠时钟控制。
A
＋
Uo
＋ C ＋ C ＋ C ＋C
＋
－
2N－1
1LSB
Ured 2N
当输入数字量最低位变化时，对应的模拟量跳一个台阶，输出为阶梯波信号。
7 2020/6/15
2. D/A转换器的主要技术指标
1) 代表精度的指标——位数(bit数)——分辨率
阶梯波台阶电压：U1LSBU2rNed
2) 代表速度的指标——转换时间——时钟频率
即从数字信号输入D/A转换器到输出电压达到稳态值所需要时间，该时间决定了D/A转换器的转换速度。实际上，D/A转换要按时钟节拍工作。通常用最高时钟频率来表达D/A转换器的工作速度。 3) 静态误差
所谓静态误差，是与时间无关，反映静态工作时实际模拟输出接近理想模拟输出的程度。通常有失调误差、增益误差、非线性误差等。
8 2020/6/15
6.3.2 D/A转换器电路
1. 例置R-2R梯形D/A转换器
1) 电路
倒置R-2R梯形D/A转换器电路如图 6 - 18 所示。该电路的优点是电阻类型少，只有R和2R两种，易实现。
b1 b2 b3 bN
6
2020/6/15
图 6 - 16 D/A转换器输入输出理想特性
FS
7 FS 8
6 8 FS
1L S B
模拟输出
5 FS 8 4
值 8 FS
理想模拟输出
3 FS 8
2 8 FS
1 FS
8
0
000 001 010 011 100 101 110 111
数字输入代码
D /A 输出
b1～bN为N位数字量输入， Uref为参考电压。输出模拟
量为： Uo=KDUref，K为比例因子，D为：
Db 212 b2 22 bN NiN 1bi2i
故，U0
KUref
N i1
bi 2i
Uref 参考电压
DUref 比例网络
输出放大器 Uo＝KDUref
…
二进制开关
…
Uref
R
R
2R …
2R
2R
2R
2R
I1
I2
I3
IN
S1
S2
S3
SN
Q
RF
… Io
Uo
…
－
2020/6/15
＋
11
流入运放总电流为：
Io iN 1Ii U R re b 2 d 1 2 b 2 2 2 b N N U R reiN 1 d b i2 i
模拟量输出为
UoIoRFR R FUreifN 1bi2i
应的电容下端被接到参考电压Uref。 ·若bi=“0”，bi=“1”, 则受φ2bi控制的开关闭合，相
应的电容下端被接地。
15 2020/6/15
(3) 等效电路。电容分压的等效电路如下图。
专用集成电路设计(AD和DA转换器)
为何要进行数模和模数转换？
2 2020/6/15
二、数模和模数转换器应用举例
…………
压温流液力度量位传传传传二感感感感、器器器器数四路模拟开关模和数A模D字C数转数字控制计算机换器DDDDAAAA应CCCC 用模模模模举拟拟拟拟例控控控控制制制制器器器器
Uref
R
R
2R …
2R
2R
2R
2R
I1
I2
I3
IN
S1
S2
S3
SN
Q
RF
… Io
Uo
…
－
＋
图 6 - 18 倒置R-2R梯形D/A转换器 9 2020/6/15
2R 2R I0 2R I12R I22R I3
R
R
R
I0
I1 A I2 B I3 C I
VREF
从 A、B、C 节点向左看去，各节点对地的等效电阻均为 2R。
2N－1
2N－2
2
C
终端电
容
…
1
2·bN
2·bN－1
2·b2
2·b1
＋
2·bN
2·bN－1
2·b2
2·b1
Uref －
1
1
… 1
1
2)工作原理
(1) 当φ1=“1”时，终端电容被短路，其它电容下端均接地，处于全放电状态，所有电容电荷为0。称
此阶段为“复位期”。
14 2020/6/15
A
＋
Uo
＋ C ＋ C ＋ C ＋C ＋
－
2N－1
2N－1
2N－2
2
C
终端电
容
…
1
2·bN
2·bN－1
2·b2
2·b1
＋
2·bN
2·bN－1
2·b2
2·b1
Uref －
1
1
… 1
1
(2) 当φ1=“0”时，电路进入工作期，有两种情况： ① φ2=“0”，所有受φ2控制的开关打开，电容下端悬
空， Uo=0。 ② φ2=“1”，则: ·若bi=“1”，bi=“0”, 则受φ2bi控制的开关闭合，相
物理量
信号
模拟信号
生产控制对象
3 2020/6/15
6.3 D/A 转换器
• D/A转换器即数/模转换器(Digital to Analog Converter), 其任务是将数字量转换为模拟量。
• D/A转换器广泛用于信号处理中，如数字存储示波器的示波管显示器、增益控制、精密衰减器，精密数控电源，直接数字频率合成器等等。
4 2020/6/15
D/A转换器的类型(分类）：4 类
D/ A转换器
电阻网络型
电容网络型
晶体管网络型
电阻串 (Resist or String)
串行电荷再分配
并
行电配
荷
再
分开
关
电
容
电流镜
电阻电容混合型
5 2020/6/15
6.3.1 D/A转换器原理
D/A转换器的原理框图如下图6-15 所示。其中，
若N=3, 且数字字(即数字输入代码)为“110”， RF=R, 那么
Uo1 21 48 0Ure f 8 6Uref
12 2020/6/15
3) 开关电路
如下图，数字字b1～bN通过两级非门构成的分相电路变成bi和bi，然后分别去控制两个传输门构成的开关。
当b1=“1”，b1=“0”时，传输门Ⅱ导通，将Si接到虚地点Q。反之，当b1=“0”, b1=“1”时，传输门Ⅰ导通， Ⅱ截止，将Si接到地。