第十章模擬接口

第10章本章內(nèi)容概述D/A轉(zhuǎn)換器原理及連接使用方法A/D轉(zhuǎn)換器原理及連接使用方法采樣保持電路多路轉(zhuǎn)換模擬開關(guān)一、概述實際工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境——連續(xù)變化的模擬量

例如：電壓、電流、壓力、溫度、位移、流量

計算機內(nèi)部——離散的數(shù)字量二進制數(shù)、十進制數(shù)工業(yè)生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制模擬量D/A傳感器執(zhí)行元件A/D數(shù)字量數(shù)字量模擬量模擬量輸入(數(shù)據(jù)采集)模擬量輸出(過程控制)計算機1、模擬接口的作用模擬量與數(shù)字量模擬量——連續(xù)變化的物理量數(shù)字量——時間和數(shù)值上都離散的量模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADCDAC數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器一、概述2、模擬量I/O通道的組成模擬接口電路的任務(wù)模擬電路的任務(wù)0010110110101100工業(yè)生產(chǎn)過程傳感器放大濾波多路轉(zhuǎn)換&采樣保持A/D轉(zhuǎn)換放大驅(qū)動D/A轉(zhuǎn)換輸出接口微型計算機執(zhí)行機構(gòu)輸入接口物理量變換信號處理信號變換I/O接口輸入通道輸出通道變送器一、概述3、模擬量輸入通道傳感器（Transducer）非電量→電壓、電流變送器（Transformer）轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號信號處理（SignalProcessing）放大、整形、濾波

多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（Multiplexer）多選一采樣保持電路（SampleHolder，S/H）保證變換時信號恒定不變A/D變換器（A/DConverter）模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量

一、概述4、模擬量輸出通道D/A變換器（D/AConverter）數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量低通濾波平滑輸出波形放大驅(qū)動提供足夠的驅(qū)動電壓，電流一、概述二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器

數(shù)字D由一位一位的二進制數(shù)位構(gòu)成，每個二進制位代表一定的“權(quán)”用Di來表示。

其中Di位代表的權(quán)為2i。把各二進制位代表的權(quán)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量，將各模擬量相加，得到的總模擬量便對應(yīng)于給定的數(shù)字量D。1、D/A轉(zhuǎn)換的原理數(shù)字量→按權(quán)相加→模擬量1101B＝1×23＋1×22＋0×21＋1×20＝131、D/A轉(zhuǎn)換的原理二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換原理組成：模擬開關(guān)、電阻網(wǎng)絡(luò)、運算放大器兩種電阻網(wǎng)絡(luò)：權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)如圖：VrefRf

模擬開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)VO數(shù)字量∑二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換原理運放的放大倍數(shù)足夠大時，輸出電壓VO與輸入電壓Vin的關(guān)系為：式中：Rf為反饋電阻

R

為輸入電阻

VinRf

VO∑R

二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器

若輸入端有n個支路,則輸出電壓VO與輸入電壓Vi的關(guān)系為：VinRf

VO∑R1式中：Ri為第i支路的輸入電阻Rn…二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器令每個支路的輸入電阻為2iRf,并令Vin為一基準(zhǔn)電壓Vref，則有如果每個支路由一個開關(guān)Si控制，Si=1表示Si合上，Si=0表示Si斷開，則上式變換為

若Si=1,該項對VO有貢獻若Si=0,該項對VO無貢獻二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器2R4R8R16R32R64R128R256RVrefRf

VOS1S2S3S4S5S6S7S8與上式相對應(yīng)的電路如下(圖中n=8)：

圖中的電阻網(wǎng)絡(luò)就稱為權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器如果用8位二進制代碼來控制圖中的S1～S8(Di=1時Si閉合；Di=0時Si斷開)，那么根據(jù)二進制代碼的不同，輸出電壓VO也不同，這就構(gòu)成了8位的D/A轉(zhuǎn)換器?？梢钥闯?，當(dāng)代碼在0～FFH之間變化時，VO相應(yīng)地在0～-(255/256)Vref之間變化。為控制電阻網(wǎng)絡(luò)各支路電阻值的精度，實際的D/A轉(zhuǎn)換器采用R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)(見下頁)，它只用兩種阻值的電阻(R和2R)。二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)(1)Iout2Iout1RfbRfbVout+_I1S1D1c2RRI2S2D2b2RRI0S0D0d2R2RRI3S3D3a2RVREF電阻網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)電壓電子開關(guān)Iout2Iout1RfbRfbVout+_I1S1D1c2RRI2S2D2b2RRI0S0D0d2R2RRI3S3D3a2RVREF阻抗＝R運算放大器虛地R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)(2)Va＝VREFVb＝VREF/2Vc＝VREF/4Vd＝VREF/8I0＝Vd/2R＝VREF/（8×2R）I1＝Vc/2R＝VREF/（4×2R）I2＝Vb/2R＝VREF/（2×2R）I3＝Va/2R＝VREF/（1×2R）R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)(3)Iout1＝I0＋I1＋I2＋I3 ＝VREF/2R×（1/8＋1/4＋1/2＋1）Rfb＝RVout＝－Iout1×Rfb ＝－VREF×[（20＋21＋22＋23）/24]Vout＝－（D/2n）×VREFR-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)(4)二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器2、D/A轉(zhuǎn)換的主要參數(shù)

分辨率

由于數(shù)字量D是不連續(xù)的，當(dāng)數(shù)字增加時，模擬量為階梯波電壓，如圖所示：

輸入的二進制數(shù)每±1個最低有效位(LSB)使輸出變化的程度。

分辨率=FSR/2n

例，一個滿量程為5V的10位D/A變換器，±1LSB的變化將使輸出變化：5/210=5/1024=0.004883V=4.883mV通常，在工程中，直接以DAC能轉(zhuǎn)換的二進制位數(shù)表示分辨率。如8、10、12、14、16位DAC。二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器2、D/A轉(zhuǎn)換的主要參數(shù)轉(zhuǎn)換精度

實際輸出值與理論值之間的最大偏差。一般用最小量化階⊿來度量，如±1/2LSB。也可用滿量程的百分比來度量，如0.05%FSR(LSB-LeastSignificantBit,FSR-FullScaleRange).有時也用二進制位數(shù)的形式給出。

例如，某一轉(zhuǎn)換器的電壓滿量程為10V,其精度為0.02%，則輸出電壓的最大誤差為10.00V×0.02%=20mV。精度和分辨率的區(qū)別：精度取決于構(gòu)成轉(zhuǎn)換器的各個部件的誤差和穩(wěn)定性，而分辨率則取決于轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。2、D/A轉(zhuǎn)換的主要參數(shù)輸出范圍

0～+5V，滿量程FS=5V（FullScale）

-5V～+5V，F(xiàn)S=10V

0～+10V,FS=10V

-10V～+10VFS=20V建立時間（轉(zhuǎn)換時間）

指“大信號”工作時，從開始轉(zhuǎn)換到模擬量輸出到達最終值所需的時間，一般幾納秒～幾百微秒。“大信號”工作：0～最大，或負(fù)最大～正最大。其他參數(shù)

線性誤差、溫度漂移（ppm/℃）、絕緣電壓、功耗等。

二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器3、D/A芯片及其與CPU接口(1).DAC集成芯片概述從與CPU接口的角度看，DAC芯片有以下幾類：◆

有單級輸入緩存器的DAC,如AD7524等◆

無輸入緩存器的DAC,如AD1408等按片內(nèi)有無緩存能力◆

有雙級輸入緩存器的DAC,如DAC0832等二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器8位DAC，如DAC0832、AD1408等按位數(shù)串行輸入DAC，如AD7543等串/并輸入DAC，如AD7522等并行輸入DAC按數(shù)字輸入方式分辨率高于8位的DAC，如DAC1210/1209(12位)等二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器3、D/A芯片及其與CPU接口

DAC0832DAC0832引腳圖數(shù)字接口模擬接口例題二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器（1）、DAC0832引腳圖主要特性如下：分辨率－－8位；建立時間－－1微秒增益溫度系數(shù)－－20×10－6/0C輸入－－TTL電平功耗－－20mW當(dāng)LE1有效時，數(shù)據(jù)進入第一級（數(shù)據(jù)輸入寄存器）當(dāng)LE2有效時，數(shù)據(jù)輸入寄存器的值進入第二級（DAC寄存器）。

DAC0832的輸出為兩個電流信號IOUT1和IOUT2。

IOUT1+IOUT2=常數(shù)（MSB）DI7DI6DI0131415164567DQ8位輸入寄存器LE1DQ19ILE181712CSWR1WR2XFER＆1＆＆81211932010VRI0ut2I0ut1RfbAGNDVCCDGNDDDQQLE28位DAC寄存器8位D/A轉(zhuǎn)換器Rfb15kΩ（LSB）23（2）、DAC0832的數(shù)字接口8位數(shù)字輸入端DI0～DI7（DI0為最低位）輸入寄存器（第1級鎖存）的控制端ILE、CS*、WR1*DAC寄存器（第2級鎖存）的控制端XFER*、WR2*二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器直通鎖存器的工作方式兩級緩沖寄存器都是直通鎖存器LE＝1，直通（輸出等于輸入）LE＝0，鎖存（輸出保持不變）LE2LE1DAC0832輸入寄存器DI0～DI7D/A轉(zhuǎn)換器DAC寄存器Iout1二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器DAC0832的工作方式：直通方式LE1＝LE2＝1輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)直接進入D/A轉(zhuǎn)換器LE2LE1DAC0832輸入寄存器DI0～DI7D/A轉(zhuǎn)換器DAC寄存器Iout1二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器DAC0832的工作方式：單緩沖方式LE1＝1，或者LE2＝1兩個寄存器之一始終處于直通狀態(tài)另一個寄存器處于受控狀態(tài)（緩沖狀態(tài)）LE2LE1DAC0832輸入寄存器DI0～DI7D/A轉(zhuǎn)換器DAC寄存器Iout1二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器DAC0832的工作方式：單緩沖方式這時應(yīng)使一級緩存器直通。通常使第二級DAC寄存器直通,即把WR2和XFER固定接地。單緩沖方式下，數(shù)據(jù)只要一寫入DAC芯片就立即進行數(shù)/模轉(zhuǎn)換,省去一條輸出指令。寫入數(shù)據(jù)的程序為：MOVDX，PORTMOVAL，DATAOUTDX，AL二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器DAC0832的工作方式：雙緩沖方式兩個寄存器都處于受控（緩沖）狀態(tài)能夠?qū)σ粋€數(shù)據(jù)進行D/A轉(zhuǎn)換的同時；輸入另一個數(shù)據(jù)LE2LE1DAC0832輸入寄存器DI0～DI7D/A轉(zhuǎn)換器DAC寄存器Iout1二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器DAC0832的工作方式：雙緩沖方式對輸入寄存器和DAC寄存器均需控制。當(dāng)輸入寄存器控制信號有效時，數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器中；再在DAC寄存器控制信號有效時，數(shù)據(jù)才寫入DAC寄存器，并啟動變換。此時芯片占用兩個端口地址，譯碼后分別接到CS和XFER端。優(yōu)點：數(shù)據(jù)接收與D/A轉(zhuǎn)換可異步進行；可實現(xiàn)多個DAC同步轉(zhuǎn)換輸出分時寫入、同步轉(zhuǎn)換二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器34工作時序?qū)戄斎爰拇嫫鲗慏AC寄存器二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器35雙緩沖模式同步轉(zhuǎn)換例譯碼器A10-A00832-10832-2port1port2port3二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器36MOVAL，data

MOVDX，port1OUTDX，ALMOVDX，port2OUTDX，ALMOVDX，port3OUTDX，ALHLT雙緩沖模式的數(shù)據(jù)寫入程序0832-1的輸入寄存器地址0832-2的輸入寄存器地址DAC寄存器地址二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器（3）、DAC0832的模擬接口Iout1、Iout2——電流輸出端Rfb——反饋電阻引出端（電阻在芯片內(nèi)）VREF——參考電壓輸入端＋10V～－10VAGND——模擬信號地VCC——電源電壓輸入端＋5V～＋15VDGND——數(shù)字信號地二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器單極性電壓輸出Vout＝－Iout1×Rfb＝－（D/28）×VREFRfbIout2Iout1Vout+_AGNDADIVREF二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器單極性電壓輸出：例子設(shè)VREF＝－5VD＝FFH＝255時，最大輸出電壓：Vmax＝（255/256）×5V＝4.98VD＝00H時，最小輸出電壓：Vmin＝（0/256）×5V＝0VD＝01H時，一個最低有效位（LSB）電壓：VLSB＝（1/256）×5V＝0.02VVout＝－（D/2n）×VREF二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器雙極性電壓輸出：

在單極性電壓輸出后再增加一級反相比例求和"運放"作為偏移電路。R1（R）R3（2R）R2（2R）RfbIout2Iout1AGNDDIVREFVout1+_A1Vout2+_A2I1I2I1＋I2＝0雙極性電壓輸出：公式取R2＝R3＝2R1得Vout2＝－（2Vout1＋VREF）因Vout1＝－（D/28）×VREF故Vout2＝[（D－27）/27）]×VREF雙極性電壓輸出：例子設(shè)VREF＝5VD＝FFH＝255時，最大輸出電壓：Vmax＝[（255－128）/128]×5V＝4.96VD＝00H時，最小輸出電壓：Vmin＝[（0－128）/128]×5V＝－5VD＝81H＝129時，一個最低有效位電壓：VLSB＝[（129－128/128]×5V＝0.04VVout＝[（D－27）/27）]×VREF二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器輸出精度的調(diào)整RfbIout2Iout1Vout+_AGND調(diào)零電位器調(diào)滿刻度電位器電源5VADI10K1M1KVREF二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器地線的連接DGNDAGND模擬電路數(shù)字電路ADCDAC模擬電路數(shù)字電路模擬地數(shù)字地公共接地點二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器DAC芯片與主機的連接DAC芯片相當(dāng)于一個“輸出設(shè)備”，至少需要一級鎖存器作為接口電路考慮到有些DAC芯片的數(shù)據(jù)位數(shù)大于主機數(shù)據(jù)總線寬度，所以分成兩種情況：1.主機位數(shù)等于或大于DAC芯片位數(shù)2.主機位數(shù)小于DAC芯片位數(shù)二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器主機位數(shù)大于或等于DAC芯片的連接moval,bufmovdx,portdoutdx,al譯碼ABD0～D7CLKDACVout+_ALS273IOW二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器DAC0832單緩沖方式WR1CSIOW5V+5VRfbIout2Iout1WR2XFERDGNDAGNDD0～D7DI0～D17VccILEVREFVout+_A譯碼AB二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器主機位數(shù)小于DAC芯片的連接數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)需要多次輸出接口電路也需要多個（級）鎖存器保存多次輸出的數(shù)據(jù)并需要同時將完整的數(shù)字量提供給DAC轉(zhuǎn)換器CPUDAC8位12位二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器兩級鎖存電路模擬輸出12位DAC第2級12位鎖存控制第1級低8位鎖存控制第1級高4位鎖存控制D0～D74位鎖存器4位鎖存器8位鎖存器8位鎖存器由同一個信號控制關(guān)鍵的一級鎖存無需輸出數(shù)據(jù)二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器簡化的兩級鎖存電路模擬輸出12位DAC第2級12位鎖存控制第1級低8位鎖存控制D0～D74位鎖存器8位鎖存器8位鎖存器由同一個信號控制關(guān)鍵的一級鎖存需要輸出高4位數(shù)據(jù)movdx,port1moval,bloutdx,almovdx,port2moval,bhoutdx,al二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器（4）、DAC芯片應(yīng)用舉例 movdx,portd moval,0repeat: outdx,al incal jmprepeat二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器輸出正向鋸齒波2次數(shù)據(jù)輸出的時間間隔02LSB1LSB255LSB254LSB鋸齒波周期二、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器三、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片（ADC)及其

接口技術(shù)A/D轉(zhuǎn)換的基本概念A(yù)/D轉(zhuǎn)換的參數(shù)A/D轉(zhuǎn)換的原理和方法典型的A/D轉(zhuǎn)換器簡介ADC0809與系統(tǒng)的連接（一）A/D轉(zhuǎn)換的基本概念

１.采樣

采樣就是將時間連續(xù)的信號變成時間不連續(xù)的離散信號。這個過程是通過模擬開關(guān)來實現(xiàn)的。模擬開關(guān)每隔一定的時間間隔T(稱為采樣周期）閉合一次，一個連續(xù)信號通過這個開關(guān)，一系列脈沖信號，稱為采樣信號。三、A/D轉(zhuǎn)換器2.采樣所必需考慮的幾問題實際模擬輸入信號是連續(xù)的采樣信號是用指定采樣速率量化模擬信號得到的一系列離散點。采樣速率足夠快離散信號更接近實際模擬信號如果采的不夠快，則離散信號會產(chǎn)生偽頻。實際信號采樣信號三、A/D轉(zhuǎn)換器由于欠采樣導(dǎo)致產(chǎn)生偽頻充分采樣由于欠采樣導(dǎo)致偽頻偽頻三、A/D轉(zhuǎn)換器為了準(zhǔn)確獲得信號的頻率信息，采樣頻率必須大于最高期望信號頻率的2倍。如果希望較準(zhǔn)確獲得信號的波形信息，采樣率要達到最高期望信號頻率的5-10倍。Nyquist頻率：采樣頻率的一半信號的頻率高于Nyquist頻率將會產(chǎn)生偽頻偽頻=|信號頻率-采樣頻率的整數(shù)倍|

注意：這個整數(shù)倍的頻率要最接近于信號頻率3.Nyquist定理三、A/D轉(zhuǎn)換器Nyquist舉例偽頻信號只對頻率充分采樣(Same#ofcycles)對頻率和波形充分采樣100HzSineWave100HzSineWaveSampledat100HzSampledat200HzSampledat1kHz100HzSineWave三、A/D轉(zhuǎn)換器抗混疊濾波器假設(shè)采樣頻率fs是100HZ,，信號中含有25、70、160、和510Hz的成分混頻偏差＝ABS（采樣頻率的最近整數(shù)倍－輸入頻率）其中ABS表示“絕對值”例如：混頻偏差F2=|100–70|=30Hz混頻偏差F3=|(2)100–160|=40Hz混頻偏差F4=|(5)100–510|=10Hz為了避免這種情況的發(fā)生，通常在信號被采集（A/D）之前，經(jīng)過一個低通濾波器，將信號中高于奈奎斯特頻率的信號成分濾去。在如圖圖例子中，這個濾波器的截止頻率自然是25HZ。這個濾波器稱為抗混疊濾波器三、A/D轉(zhuǎn)換器過采樣+提高Nyquist頻率-ADC可能達不到這么快低通濾波+去除大部分高于截止濾波的頻率-過渡區(qū)域一直允許一些頻率通過而造成混淆最佳解決方案同時使用過采樣和低通濾波Nyquist0.01.0VoutVinFrequencyIdealFilter0.01.0VoutVinFrequencyCutoffPassbandTransitionRegionFrequenciesattenuatedbutstillpassedReal-WorldFilter防止偽頻三、A/D轉(zhuǎn)換器（二）A/D轉(zhuǎn)換的參數(shù)1.模擬量輸入范圍和分辨率

ADC把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字，模擬量輸入范圍可以是：

例：8位ADC，單極性輸入0～5V，數(shù)字量為0～255，它能分辨的最小輸入信號是Δ(5V/256)=20mV，分辨率=28=256位

12位ADC，雙極性輸入-5V～+5V，數(shù)字量為-2048～+2047，它能分辨的最小輸入信號是Δ(10V/4096)=2mV，分辨率=212=4096位0～5V0~10V單極性輸入-5V～+5V：雙極性輸入

轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量一般有8、10、12、14、16位。ADC的分辨率是指它能夠分辨的最小輸入信號，一般用位數(shù)來表示三、A/D轉(zhuǎn)換器2.轉(zhuǎn)換時間和轉(zhuǎn)換率轉(zhuǎn)換時間：ADC完成一次轉(zhuǎn)換所需的時間。轉(zhuǎn)換率：1秒時間內(nèi)能完成轉(zhuǎn)換的次數(shù)，kHZ，MHZ。A/D轉(zhuǎn)換的參數(shù)（續(xù)）

三、A/D轉(zhuǎn)換器3.轉(zhuǎn)換精度ADC輸出的實際數(shù)字量與理想數(shù)字量之間有一定誤差，這種誤差由兩部分構(gòu)成：量化誤差量化誤差是把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量（這一過程稱為量化）時產(chǎn)生的誤差，它必然存在的，是不可避免的。器件誤差器件誤差是由于器件制造精度、溫度漂移等造成的，可以通過提高產(chǎn)品質(zhì)量來降低。如，8位ADC，單極性輸入0～5V，數(shù)字量為0～255，它能分辨的最小輸入信號是Δ=(5V/256)=20mV，如，4.98～5.00V輸入對應(yīng)的數(shù)字均為55，這是不可避免的。A/D轉(zhuǎn)換的參數(shù)（續(xù)）

三、A/D轉(zhuǎn)換器

絕對精度：

指對于一個給定的數(shù)字量輸出，其實際上輸入的模擬電壓值與理論上應(yīng)輸入的模擬電壓值之差。用數(shù)字量的最低有效位（LSB）來表示。如：±1/2LSB

相對精度：指在整個轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)，任一個數(shù)(不是指一個數(shù))所對應(yīng)的實際模擬輸入電壓與理論輸入電壓的差。一般用模擬電壓滿量程的百分比表示。相對精度實質(zhì)上反映的是ADC的線性度好壞。A/D轉(zhuǎn)換的參數(shù)（續(xù)）

3.轉(zhuǎn)換精度如滿量程為5V，8位A/D轉(zhuǎn)換芯片，若其絕對誤差為±1/2LSB，則其最小有效位所對應(yīng)的模擬值范圍（稱為當(dāng)量△）為20mV，其絕對精度為±1/2△=10mV，相對精度為10mV/5V=2%三、A/D轉(zhuǎn)換器（三）A/D轉(zhuǎn)換的原理和方法A/D轉(zhuǎn)換器按轉(zhuǎn)換原則可分為直接A/D轉(zhuǎn)換器和間接A/D轉(zhuǎn)換器

直接A/D轉(zhuǎn)換把模擬信號直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，如逐次逼近型，并聯(lián)比較型、計數(shù)式等。在集成ADC電路中以逐次逼近式ADC應(yīng)用最廣。間接A/D轉(zhuǎn)換把模擬量轉(zhuǎn)換成中間量，然后再轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，如電壓／時間轉(zhuǎn)換型，電壓／頻率（V/F)轉(zhuǎn)換型，電壓／脈寬轉(zhuǎn)換型等。三、A/D轉(zhuǎn)換器逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換原理結(jié)構(gòu)：由D/A轉(zhuǎn)換器、比較器和逐次逼近寄存器SAR組成0tVI(模擬輸入)AV+-VFVRD/A轉(zhuǎn)換器逐次逼近寄存器輸出緩沖鎖存器控制邏輯啟動轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結(jié)束時鐘……Dn-1～D0OE逐次逼近式ADC原理Dn-1～D0數(shù)字輸出

類似天平稱重量時的嘗試法，逐步用砝碼的累積重量去逼近被稱物體。例如：用8個砝碼20g，21g，…，27g，可以稱出1～255g之間的物體?，F(xiàn)有一物體，用砝碼稱出其重量（假定重量為176g）。1）ADC從高到低逐次給SAR的每一位“置1”（即加上不同權(quán)重的砝碼），SAR相當(dāng)于放法碼的稱盤；2）每次SAR中的數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為電壓VC

；3）VC與輸入電壓Vi比較，若VC≤Vi，保持當(dāng)前位的‘1’，否則當(dāng)前位‘置0’；4）從高到低逐次比較下去，直到SAR的每一位都嘗試完；5）SAR內(nèi)的數(shù)據(jù)就是與Vi相對應(yīng)的2進制數(shù)。

一般說來，n位ADC轉(zhuǎn)換一個數(shù)需要n+1個時鐘脈沖。若把將轉(zhuǎn)換結(jié)果送入輸出緩沖鎖存器這個節(jié)拍也算在內(nèi)，則需要n+2個時鐘脈沖。三、A/D轉(zhuǎn)換器（四）典型的A/D轉(zhuǎn)換器簡介ADC08098通道（8路）輸入8位字長逐次逼近型轉(zhuǎn)換時間100μs內(nèi)置三態(tài)輸出緩沖器1、ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳STARTEOCCLKOED7D0VREF(+)VREF(-)ADDCADDBADDAALEIN0IN7比較器8路模擬開關(guān)逐位逼近寄存器SAR樹狀開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)三態(tài)輸出鎖存器時序與控制地址鎖存及譯碼D/A8個模擬輸入通道8選1（四）典型的A/D轉(zhuǎn)換器簡介2、引腳功能D7～D0：輸出數(shù)據(jù)線（三態(tài)）IN0～IN7：8通道（路）模擬輸入ADDA、ADDB、ADDC：通道地址（通道選擇）ALE：通道地址鎖存START：啟動轉(zhuǎn)換EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束，可用于查詢或作為中斷申請OE：輸出允許（打開輸出三態(tài)門）CLK：時鐘輸入（10KHz～1.2MHz）VREF(+)、VREF(-)：基準(zhǔn)參考電壓（四）典型的A/D轉(zhuǎn)換器簡介3、工作時序①②③④⑤根據(jù)時序圖，ADC0809的工作過程如下：①把通道地址送到ADDA～ADDC上，選擇模擬輸入；②在通道地址信號有效期間，ALE的上升沿將該地址鎖存到內(nèi)部地址鎖存器；③START引腳上的下降沿啟動A/D變換；④變換開始后，EOC引腳呈現(xiàn)低電平，EOC重新變?yōu)楦唠娖綍r表示轉(zhuǎn)換結(jié)束；⑤OE信號打開輸出鎖存器的三態(tài)門送出結(jié)果。（四）典型的A/D轉(zhuǎn)換器簡介4.ADC0809的轉(zhuǎn)換公式輸入模擬電壓輸出數(shù)字量基準(zhǔn)電壓正極基準(zhǔn)電壓負(fù)極（四）典型的A/D轉(zhuǎn)換器簡介單極性轉(zhuǎn)換示例基準(zhǔn)電壓VREF(+)＝5V，VREF(－)＝0V輸入模擬電壓Vin＝1.5V N＝（1.5－0）÷（5－0）×256 ＝76.8≈77＝4DH（四）典型的A/D轉(zhuǎn)換器簡介雙極性轉(zhuǎn)換示例基準(zhǔn)電壓VREF(+)＝＋5V，VREF(－)＝－5V輸入模擬電壓Vin＝－1.5V N＝（－1.5＋5）÷（5＋5）×256 ＝89.6≈90＝5AH（四）典型的A/D轉(zhuǎn)換器簡介單路輸入模擬信號可固定連接到任何一個輸入端地址線根據(jù)輸入線編號固定連接(高電平或低電平)多路輸入模擬信號按順序分別連接到輸入端要轉(zhuǎn)換哪一路輸入，就將其編號送到地址線上(動態(tài)選擇)單路輸入時ADDCADDBADDAIN4輸入多路輸入時ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809輸入0輸入1輸入2輸入3輸入4CPU指定通道號+5V（五）ADC0809與系統(tǒng)的連接模擬輸入端INiADC0809與系統(tǒng)的連接（續(xù)）多路輸入時，地址線不能接死，而是要通過一個接口芯片與數(shù)據(jù)總線連接。接口芯片可以選用：鎖存器74LS273，74LS373等（要占用一個I/O地址）可編程并行接口8255（要占用四個I/O地址）CPU用一條OUT指令把通道地址通過接口芯片送給0809ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809輸入DB74LS273Q2Q1Q0CP來自I/O譯碼D0-D7ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809DB8255PB2PB1PB0CS#來自I/O譯碼D0-D7A1A0A1A0地址線ADDA-ADDC（五）ADC0809與系統(tǒng)的連接

內(nèi)部已接有三態(tài)門，故可直接連到DB上也可另外通過一個輸入接口與DB相連上述兩種方法均需占用一個I/O地址D0-D7ADC0809DBOE來自I/O譯碼D0-D7ADC0809DBOE來自I/O譯碼直接連DB通過輸入接口連DB74LS244+5VDIDOE1#E2#數(shù)據(jù)輸出線D0-D7ADC0809與系統(tǒng)的連接（續(xù)）（五）ADC0809與系統(tǒng)的連接ADC0809與系統(tǒng)的連接（續(xù)）兩種連接方法：獨立連接：用兩個信號分別進行控制——需占用兩個I/O端口或兩個I/O線(用8255時)；統(tǒng)一連接：用一個脈沖信號的上升沿進行地址鎖存，下降沿實現(xiàn)啟動轉(zhuǎn)換——只需占用一個I/O端口或一個I/O線(用8255時)，ADC0809ALESTART獨立連接來自I/O譯碼1來自I/O譯碼2ADC0809ALESTART統(tǒng)一連接來自I/O譯碼地址鎖存ALE和啟動轉(zhuǎn)換START（五）ADC0809與系統(tǒng)的連接ADC0809與系統(tǒng)的連接例D0IN0A15--A0IORIOWD7--D0D7-D0EOCOESTARTALEADDCADDBADDA譯碼器ADC0809I/O接口（五）ADC0809與系統(tǒng)的連接主機產(chǎn)生啟動信號有兩種方法編程啟動軟件上，執(zhí)行一個輸出指令硬件上，利用輸出指令產(chǎn)生ADC啟動脈沖，或產(chǎn)生一個啟動有效電平定時啟動啟動信號來自定時器輸出（五）ADC0809與系統(tǒng)的連接

軟件延時等待(比如延時1ms)——不用EOC信號CPU效率最低軟件查詢EOC狀態(tài)EOC通過一個三態(tài)門連到數(shù)據(jù)總線的D0(其他也可以)三態(tài)門要占用一個I/O端口地址CPU效率低把EOC作為中斷申請信號，接到8259的IR端在中斷服務(wù)程序中讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果，效率高。轉(zhuǎn)換結(jié)束EOCADC0809與系統(tǒng)的連接（續(xù)）（五）ADC0809與系統(tǒng)的連接（六）ADC0809與系統(tǒng)的連接應(yīng)用舉例查詢法（1）通道地址分析A7A6…A3A2A1A001010000IN001010001IN1……01010111IN7假設(shè)僅對模擬通道IN0進行A/D轉(zhuǎn)換。采用查詢方式的程序如下(對0通道采樣一個點）：（六）ADC0809與系統(tǒng)的連接應(yīng)用舉例OUT50H,ALW:INAL,40HTESTAL,01HJZWINAL,48H若對IN0~IN7這8個通道的模擬量各采樣100個點，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，采用查詢方式的程序段如下：

MOVBX,OFFSETWPMOVDX,0050HN:MOVCL,100P:OUTDX,ALNOPW:INAL,40HTESTAL,01HJZWINAL,48HMOV[BX],ALINCBXDECCLJNZ