A/D和D/A改换器原理及运用实例

2017-07-08 22:10分类：电子技术阅读：

一、D/A改换器的根柢原理及分类
T型电阻网络D/A改换器：

二：输出电压与数字量的对应联络

三：D/A改换器的首要功用方针
1、分辩率
分辩率是指输入数字量的最低有用位（LSB）发作改动时，所对应的输出仿照量（电压或电流）的改动量。它反映了输出仿照量的最小改动值。
分辩率与输入数字量的位数有断定的联络，能够标明成FS / 2^n 。FS标明满量程输入值，n为二进制位数。关于5V的满量程，选用８位的DAC时，分辩率为5V/256＝19.5mV；中选用12位的DAC时，分辩率则为5V/4096＝1.22mV。显着，位数越多分辩率就越高。
2、线性度线性度（也称非线性差错）是实习改换特性曲线与志向直线特性之间的最大差错。常以有关于满量程的百分数标明。如±１％是指实习输出值与理论值之差在满刻度的±１％以内
3、必定精度和相对精度
必定精度（简称精度）是指在悉数刻度计划内，任一输入数码所对应的仿照量实习输出值与理论值之间的最大差错。必定精度是由DAC的增益差错（当输入数码为全1时，实习输出值与志向输出值之差）、零点差错（数码输入为全０时，DAC的非零输出值）、非线性差错和噪声等致使的。必定精度（即最大差错）应小于1个LSB。
相对精度与必定精度标明同一意义，用最大差错有关于满刻度的百分比标明。
4、树立时刻
树立时刻是指输入的数字量发作满刻度改动时，输出仿照信号抵达满刻度值的±1/2LSB所需的时刻。是描绘D/A改换速率的一个动态方针。
电流输出型DAC的树立时刻短。电压输出型DAC的树立时刻首要抉择于运算拓宽器的照应时刻。依据树立时刻的长短，能够将DAC分红超高速（＜1μS)、高速（10～1μS）、中速（100～10μS）、低速（≥100μS）几档。
应当留心，精度和分辩率具有必定的联络，但概念纷歧样。DAC的位数多时，分辩率会行进，对应于影响精度的量化差错会减小。但其它差错（如温度漂移、线性不良等）的影响仍会使DAC的精度变差。
四：芯片实例
1：DAC0832
DAC0832是运用十分遍及的８位D/A改换器，因为其片内有输入数据寄存器，故能够直接与单片机接口。DAC0832以电流办法输出，当需要改换为电压输出时，可外接运算拓宽器。归于该系列的芯片还有DAC0830、DAC0831，它们能够彼此代换。DAC0832首要特性：
分辩率８位；
电流树立时刻１μS；
数据输入可选用双缓冲、单缓冲或直通办法；
输出电流线性度可在满量程下调度；
逻辑电平输入与TTL电平兼容；
单一电源供电（＋5V～＋15V）；
低功耗，20mＷ。

pin description:

2:DAC0832三种作业办法
１、单缓冲作业办法此办法适用于只需一路仿照量输出，或有几路仿照量输出但并不恳求同步的体系。
即：默许 CS = XFER = 0， ILE = 1; WR独自操控。缓冲仅由WR独自操控。
1.1 单极性仿照输出

1.2：双极性仿照输出电压

双极性输出时的分辩率比单极性输出时下降1/2，这是因为对双极性输出而言，最高位作为符号位，只需7位数值位
2、双缓冲作业办法
多路D/A改换输出，假定恳求同步进行，就应中选用双缓冲器同步办法。
即：默许 CS = 0 ILE = 1 ; WR 和 XFER都独自操控，缓冲由WR和XFER两个操控。

3、直通作业办法
当DAC0832芯片的片选信号CS、写信号WR、及传送操控信号XFER 的引脚悉数接地，容许输入锁存信号ILE引脚接＋5V时，DAC0832芯片就处于直通作业办法，数字量一旦输入，就直接进入DAC寄存器，进行D/A改换。
即： CS = WR = XFER = 0， ILE = 1;
A/D改换器
一、逐次迫临式ADC的改换原理

二、双积分式ADC的改换原理

三、A/D改换器的首要技术方针
1、分辩率
ADC的分辩率是指派输出数字量改动一个相邻数码所需输入仿照电压的改动量。常用二进制的位数标明。例如12位ADC的分辩率便是12位，或许说分辩率为满刻度FS的1/ 2^n 。一个10V满刻度的12位ADC能分辩输入电压改动最小值是10V×1/ 2^12 =2.4mV。
2、量化差错
ADC把仿照骤变为数字量，用数字量近似标明仿照量，这个进程称为量化。量化差错是ADC的有限位数对仿照量进行量化而致使的差错。实习上，要精确标明仿照量，ADC的位数需很大乃至无量大。一个分辩率有限的ADC的阶梯状改换特性曲线与具有无限分辩率的ADC改换特性曲线（直线）之间的最大差错便是量化差错。
3、偏移差错
偏移差错是指输入信号为零时，输出信号不为零的值，所以有时又称为零值差错。假定ADC没有非线性差错，则其改换特性曲线各阶梯中点的连线必定是直线，这条直线与横轴相交点所对应的输入电压值便是偏移差错。
４、满刻度差错
满刻度差错又称为增益差错。ADC的满刻度差错是指满刻度输出数码所对应的实习输入电压与志向输入电压之差。
5、线性度
线性度有时又称为非线性度，它是指改换器实习的改换特性与志向直线的最大差错。
6、必定精度
在一个改换器中，任何数码所对应的实习仿照量输入与理论仿照输入之差的最大值，称为必定精度。关于ADC而言，能够在每一个阶梯的水平中点进行丈量，它包含了悉数的差错。
7、改换速率
ADC的改换速率是能够重复进行数据改换的速度，即每秒改换的次数。而完毕一次A/D改换所需的时刻（包含安稳时刻），则是改换速率的倒数。
四：AD080X demo

PIN5 假定选用接连办法告诉CPU，则接外部接连，不然 5可悬空，延时直接读取即可。
主张时序图如下：
code demo:
void Launch()
{
CS = 0;
WR = 1; WR = 0; WR = 1;
/*Waiting for INTR goto 0*/
}

读取时序图：
code demo:
void ReadAD()
{
/* INTR had goto 0*/
CS = 0;
RD = 1; RD = 0; /*delay*/ RD = 1;
/* READ */
}