第八講 ADDAzhuanhuan

1、一、一、SPI通信通信1、同步串行通信簡(jiǎn)介、同步串行通信簡(jiǎn)介2、 硬件硬件SPI接口與接口與I/O模擬模擬SPI比較比較l 速度：硬件接口快很多速度：硬件接口快很多l(xiāng) 編程：硬件接口是設(shè)置和查詢寄存器，模編程：硬件接口是設(shè)置和查詢寄存器，模 擬是一位一位送擬是一位一位送l 實(shí)時(shí)性：硬件接口可以設(shè)置中斷，模擬只能查實(shí)時(shí)性：硬件接口可以設(shè)置中斷，模擬只能查詢?cè)?、 硬件連接硬件連接4、AVR的的SPI寄存器寄存器l控制寄存器控制寄存器l狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器l數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器5、數(shù)據(jù)傳輸模式、數(shù)據(jù)傳輸模式二、二、DA1、D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理及分類轉(zhuǎn)換器的基本原理及分類l型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D/

2、A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 ：輸出電壓輸出電壓 的大小與數(shù)字量具有對(duì)應(yīng)的關(guān)系的大小與數(shù)字量具有對(duì)應(yīng)的關(guān)系。 2、D/A轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)2nl分辨率分辨率分辨率分辨率是指輸入數(shù)字量的最低有效位（是指輸入數(shù)字量的最低有效位（LSBLSB）發(fā)生變化時(shí)，所對(duì)應(yīng)）發(fā)生變化時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸出模擬量（電壓或電流）的變化量。它反映了輸出模擬量的最的輸出模擬量（電壓或電流）的變化量。它反映了輸出模擬量的最小變化值。小變化值。分辨率與輸入數(shù)字量的位數(shù)有確定的關(guān)系，可以表示成分辨率與輸入數(shù)字量的位數(shù)有確定的關(guān)系，可以表示成FS / FS / 。FSFS表示滿量程輸入值，表示滿量程輸入值，n n為二進(jìn)制位數(shù)

3、。對(duì)于為二進(jìn)制位數(shù)。對(duì)于5V5V的滿量程，采用的滿量程，采用位的位的DACDAC時(shí)，分辨率為時(shí)，分辨率為5V/2565V/25619.5mV19.5mV；當(dāng)采用；當(dāng)采用1212位的位的DACDAC時(shí)，分辨時(shí)，分辨率則為率則為5V/40965V/40961.22mV1.22mV。顯然，位數(shù)越多分辨率就越高。顯然，位數(shù)越多分辨率就越高。l線性度線性度線性度線性度（也稱非線性誤差）是實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想直線特性（也稱非線性誤差）是實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想直線特性之間的最大偏差。常以相對(duì)于滿量程的百分?jǐn)?shù)表示。如之間的最大偏差。常以相對(duì)于滿量程的百分?jǐn)?shù)表示。如是是指實(shí)際輸出值與理論值之差在滿刻度的指實(shí)際

4、輸出值與理論值之差在滿刻度的以內(nèi)。以內(nèi)。l絕對(duì)精度（簡(jiǎn)稱精度）絕對(duì)精度（簡(jiǎn)稱精度）是指在整個(gè)刻度范圍內(nèi)，任一是指在整個(gè)刻度范圍內(nèi)，任一輸入數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的模擬量實(shí)際輸出值與理論值之間的最輸入數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的模擬量實(shí)際輸出值與理論值之間的最大誤差。絕對(duì)精度是由大誤差。絕對(duì)精度是由DAC的增益誤差（當(dāng)輸入數(shù)碼為的增益誤差（當(dāng)輸入數(shù)碼為全全1時(shí)，實(shí)際輸出值與理想輸出值之差）、零點(diǎn)誤差時(shí)，實(shí)際輸出值與理想輸出值之差）、零點(diǎn)誤差（數(shù)碼輸入為全時(shí)，（數(shù)碼輸入為全時(shí)，DAC的非零輸出值）、非線性誤的非零輸出值）、非線性誤差和噪聲等引起的。絕對(duì)精度（即最大誤差）應(yīng)小于差和噪聲等引起的。絕對(duì)精度（即最大誤差）應(yīng)小于1個(gè)

5、個(gè)LSB。l相對(duì)精度相對(duì)精度與絕對(duì)精度表示同一含義，用最大誤差相對(duì)于與絕對(duì)精度表示同一含義，用最大誤差相對(duì)于滿刻度的百分比表示。滿刻度的百分比表示。l建立時(shí)間建立時(shí)間建立時(shí)間建立時(shí)間是指輸入的數(shù)字量發(fā)生滿刻度變化時(shí)，輸出模擬是指輸入的數(shù)字量發(fā)生滿刻度變化時(shí)，輸出模擬信號(hào)達(dá)到滿刻度值的信號(hào)達(dá)到滿刻度值的1/2LSB所需的時(shí)間。是描述所需的時(shí)間。是描述D/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換速率的一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)。換速率的一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)。l電流輸出型電流輸出型DAC的建立時(shí)間短。電壓輸出型的建立時(shí)間短。電壓輸出型DAC的建立時(shí)的建立時(shí)間主要決定于運(yùn)算放大器的響應(yīng)時(shí)間間主要決定于運(yùn)算放大器的響應(yīng)時(shí)間。根據(jù)建立時(shí)間的長(zhǎng)根據(jù)建立時(shí)間的長(zhǎng)

6、短，可以將短，可以將DAC分成超高速（分成超高速（1S)、高速（、高速（101S）、）、中速（中速（10010S）、低速（）、低速（100S）幾檔。）幾檔。 應(yīng)當(dāng)注意，精度和分辨率具有一定的聯(lián)系，但概念不同。應(yīng)當(dāng)注意，精度和分辨率具有一定的聯(lián)系，但概念不同。DAC的位數(shù)多時(shí)，分辨率會(huì)提高，對(duì)應(yīng)于影響精度的量化的位數(shù)多時(shí)，分辨率會(huì)提高，對(duì)應(yīng)于影響精度的量化誤差會(huì)減小。但其它誤差（如溫度漂移、線性不良等）的誤差會(huì)減小。但其它誤差（如溫度漂移、線性不良等）的影響仍會(huì)使影響仍會(huì)使DAC的精度變差。的精度變差。2、DA芯片芯片AD5300簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介根據(jù)這個(gè)時(shí)序圖，我們就可以得到，根據(jù)這個(gè)時(shí)序圖，我們就可以

7、得到，SPCR中中CPOL為為0，CPHA為為11、逐次逼近式、逐次逼近式ADC的轉(zhuǎn)換原理的轉(zhuǎn)換原理三、AD2、A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)122(1)、分辨率、分辨率 ADC的分辨率的分辨率是指使輸出數(shù)字量變化一個(gè)相是指使輸出數(shù)字量變化一個(gè)相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓的變化量。常用二進(jìn)制鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓的變化量。常用二進(jìn)制的位數(shù)表示。例如的位數(shù)表示。例如12位位ADC的分辨率就是的分辨率就是12位，位，或者說分辨率為滿刻度或者說分辨率為滿刻度FS的的1/ 。一個(gè)。一個(gè)10V滿滿刻度的刻度的12位位ADC能分辨輸入電壓變化最小值是能分辨輸入電壓變化最小值是10V1/ =2.

8、4mV。122(3)、偏移誤差、偏移誤差 偏移誤差偏移誤差是指輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出信號(hào)不是指輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出信號(hào)不為零的值，所以有時(shí)又稱為零值誤差。假定為零的值，所以有時(shí)又稱為零值誤差。假定ADC沒有非線性誤差，則其轉(zhuǎn)換特性曲線各階梯中點(diǎn)沒有非線性誤差，則其轉(zhuǎn)換特性曲線各階梯中點(diǎn)的連線必定是直線，這條直線與橫軸相交點(diǎn)所對(duì)的連線必定是直線，這條直線與橫軸相交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值就是偏移誤差。應(yīng)的輸入電壓值就是偏移誤差。(4)、滿刻度誤差、滿刻度誤差 滿刻度誤差滿刻度誤差又稱為增益誤差。又稱為增益誤差。ADC的滿刻度的滿刻度誤差是指滿刻度輸出數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的實(shí)際輸入電壓誤差是指滿刻度輸出數(shù)碼所對(duì)應(yīng)

9、的實(shí)際輸入電壓與理想輸入電壓之差。與理想輸入電壓之差。(5)、線性度、線性度 線性度線性度有時(shí)又稱為非線性度，它是指轉(zhuǎn)換器有時(shí)又稱為非線性度，它是指轉(zhuǎn)換器實(shí)際的轉(zhuǎn)換特性與理想直線的最大偏差。實(shí)際的轉(zhuǎn)換特性與理想直線的最大偏差。(6)、絕對(duì)精度、絕對(duì)精度 在一個(gè)轉(zhuǎn)換器中，任何數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的實(shí)際模擬量輸在一個(gè)轉(zhuǎn)換器中，任何數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的實(shí)際模擬量輸入與理論模擬輸入之差的最大值，稱為入與理論模擬輸入之差的最大值，稱為絕對(duì)精度絕對(duì)精度。對(duì)于。對(duì)于ADC而言，可以在每一個(gè)階梯的水平中點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，它而言，可以在每一個(gè)階梯的水平中點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，它包括了所有的誤差。包括了所有的誤差。(7)、轉(zhuǎn)換速率、轉(zhuǎn)換速率 ADC的轉(zhuǎn)換速率的轉(zhuǎn)換速率是能夠重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度，是能夠重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度，即每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)。而完成一次即每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)。而完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間（包轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間（包括穩(wěn)定時(shí)間），則是轉(zhuǎn)換速率的倒數(shù)。括穩(wěn)定時(shí)間），則是轉(zhuǎn)換速率的倒數(shù)。3、AVR單片機(jī)內(nèi)部單