小車變速運(yùn)動(dòng)DA轉(zhuǎn)換電路的分析與測(cè)試2011

學(xué)習(xí)情境9

小車變速運(yùn)動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換電路的分析與測(cè)試

工作過程資訊決策計(jì)劃實(shí)施檢查評(píng)價(jià)資訊數(shù)字電路的典型功能數(shù)碼顯示數(shù)據(jù)比較邏輯運(yùn)算定時(shí)器計(jì)數(shù)器數(shù)字鐘電子鎖微機(jī)CPU網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊冉M合邏輯綜合應(yīng)用時(shí)序邏輯資訊生產(chǎn)環(huán)境中的物理量水池水位地秤壓力水管壁壓行進(jìn)速度將模擬電量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，使輸出的數(shù)字量與輸入的模擬電量成正比。

Digital-AnalogConverter，簡稱

D/A轉(zhuǎn)換器或DAC。

Analog-DigitalConverter，簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC。

將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電量(電壓或電流)，使輸出的模擬電量與輸入的數(shù)字量成正比。

數(shù)模轉(zhuǎn)換：實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換的電路稱數(shù)模轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換：實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路稱模數(shù)轉(zhuǎn)換器。概念資訊應(yīng)用壓力,溫度,流量,液位等通過傳感器轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電壓或電流的模擬信號(hào)由DAC轉(zhuǎn)換成模擬量信號(hào)的電壓和或電流數(shù)字計(jì)算機(jī)工業(yè)控制系統(tǒng)示意圖由計(jì)算機(jī)依次選通，進(jìn)入ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)經(jīng)過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理，輸出為數(shù)字量計(jì)算機(jī)選擇某一執(zhí)行機(jī)構(gòu)，去調(diào)節(jié)控制對(duì)象。資訊D/A轉(zhuǎn)換器DAC輸入輸出關(guān)系框圖資訊三位二進(jìn)制的DAC電路的轉(zhuǎn)換特性曲線資訊AD7520電路的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)集成D/A轉(zhuǎn)換器AD7520電路結(jié)構(gòu)和應(yīng)用資訊資訊同理：若開關(guān)S9閉合，則：邏輯符號(hào)資訊解:求出37C(H)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)37C(H)=(001101111100)2

=(892)10=N10

故UO=-UREF/210·

N10=-10/1024×892=-8.71V資訊AD7520組成的單極性輸出電路例:AD7520D/A轉(zhuǎn)換器組成的DAC電路中,已知UREF=10V,求當(dāng)輸入數(shù)碼為37C(H)時(shí)，轉(zhuǎn)換成單極輸出電壓為多大?解:8位數(shù)據(jù)最大數(shù)值為255資訊AD7520組成的單極性輸出電路問:若輸入端數(shù)據(jù)為8位數(shù)據(jù)，連接D0~D7，如要求最大輸出電壓U0=5V，UREF應(yīng)設(shè)為多少？資訊AD7520組成的雙極性輸出電路輸入數(shù)據(jù)范圍：-512~+511資訊“-512~+511”與什么關(guān)系？推導(dǎo)：資訊當(dāng)輸入補(bǔ)碼為和時(shí)，其輸出模擬電壓為多少？

對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)原碼為輸出模擬電壓為對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)原碼為輸出模擬電壓為D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)一、分辨率

分辨率是指對(duì)輸出最小電壓的分辨能力。它是輸入數(shù)碼只有最低有效位為1時(shí)的輸出電壓與輸入數(shù)碼為全1時(shí)輸出滿量程電壓之比?？杀硎緸?

對(duì)于10位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為資訊若則能分辨的最小電壓為注意：有時(shí)也用輸入數(shù)碼的位數(shù)來表示分辨率，如10位DAC的分辨率為10位。D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)二、絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差又稱絕對(duì)精度,是指當(dāng)輸入數(shù)碼為全1時(shí)所對(duì)應(yīng)實(shí)際輸出電壓與電路理論值之差。資訊注意：一般要求小于所對(duì)應(yīng)的電壓值。對(duì)10位D/A轉(zhuǎn)換器，絕對(duì)誤差應(yīng)小于因此：位數(shù)越多，對(duì)DAC的絕對(duì)誤差要求越高D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)三、轉(zhuǎn)換精度一般是指最大的靜態(tài)誤差。它是一個(gè)綜合性誤差，包括基準(zhǔn)電的漂移誤差、運(yùn)放漂移誤差、比例系數(shù)誤差以及非線性誤差等。資訊選擇高穩(wěn)定性的參考電源低漂移運(yùn)放直流減速電機(jī)原理減速電機(jī)是指減速機(jī)和電機(jī)(馬達(dá))的集成體。這種集成體通常也可稱為齒輪馬達(dá)或齒輪電機(jī)。電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速是一定的,靠齒輪和軸構(gòu)成的減速機(jī)可以方便的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速變換。例如，在電機(jī)輸出端接一個(gè)小齒輪,再與一大齒輪嚙合傳動(dòng),那么大齒輪得到的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度就變小了,再通過軸于另外一個(gè)小齒輪連接,得到的圓周線速度也變小。另外齒輪減速箱的另一好處是增加了轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。實(shí)施運(yùn)動(dòng)小車系統(tǒng)測(cè)試邏輯電路控制的變速往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)施模塊

DCP-001

R-S電路DCP-005

信號(hào)疊加電路DCP-007

模擬功率放大電路DCP-008光電碼盤檢測(cè)電路DCP-0011

D/A轉(zhuǎn)換電路DCP011

DAC0808實(shí)施DAC0808是8位權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器，其中D0～D7是數(shù)字量輸入端。使用時(shí)，需要外接運(yùn)算放大器和產(chǎn)生基準(zhǔn)電流用的電阻R1。DCP011

DAC0808實(shí)施當(dāng)UREF=10V、R1=5kΩ、Rf=5kΩ時(shí)，輸出電壓為：DAC0808D/A轉(zhuǎn)換器輸出與輸入的關(guān)系（設(shè)VREF=10V）調(diào)節(jié)：RW1輸出范圍：0~5V調(diào)試要求：VCC：+12VVEE：-12V連接：DCP008光電碼盤及計(jì)數(shù)電路實(shí)施光電編碼器：是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。光電編碼器原理示意圖DCP008光電碼盤及計(jì)數(shù)電路實(shí)施光電編碼器的鑒相電路：當(dāng)光電編碼器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，通道A輸出波形超前通道B輸出波形90°；當(dāng)光電編碼器逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，通道A輸出波形比通道B輸出波形延遲90°。

DCP008光電碼盤及計(jì)數(shù)電路實(shí)施光電編碼器的鑒相電路：

測(cè)試目標(biāo)用示波器觀察A、B端和輸出波形加減DCP008光電碼盤及計(jì)數(shù)電路實(shí)施當(dāng)上面與非門打開，計(jì)數(shù)脈沖通過，送至雙向計(jì)數(shù)器74LS193的加脈沖輸入端CPU，進(jìn)行加法計(jì)數(shù)；當(dāng)D觸發(fā)器輸出Q為低電平，Q為高電平，上面與非門關(guān)閉，其輸出為高電平，此時(shí)，下面與非門打開，計(jì)數(shù)脈沖通過，送至雙向計(jì)數(shù)器74LS193的減脈沖輸入端CPD，進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。

實(shí)施5-信號(hào)疊加電路7-模擬功率放大電路1-R-S電路8-光電碼盤檢測(cè)電路11-D/A轉(zhuǎn)換電路RSQ左SSQ右QQ光電碼盤檢測(cè)電路D/A轉(zhuǎn)換電路R-S電路信號(hào)疊加電路模擬功率放大電路A/D轉(zhuǎn)換器模擬電壓信號(hào)二進(jìn)制數(shù)碼A/D轉(zhuǎn)換器直接A/D并聯(lián)比較型反饋比較型計(jì)數(shù)型逐次比較型間接A/D電壓-時(shí)間變換型(V-F型)雙積分型為主電壓-頻率變換型(V-F型)壓控振蕩器轉(zhuǎn)換器類型ADC資訊A/D轉(zhuǎn)換的基本原理ADCD0D1Dn-2Dn-1…uI模擬輸入信號(hào)n

位二進(jìn)制數(shù)輸出

D=Dn-1

Dn-2

D1

D0輸出數(shù)字量D

正比于輸入模擬量uI。資訊A/D轉(zhuǎn)換的一般步驟資訊采樣：把時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)變換為時(shí)間離散的信號(hào)。

保持：保持采樣信號(hào)，使有充分時(shí)間轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

量化：把采樣保持電路的輸出信號(hào)用單位量化電壓的

整數(shù)倍表示。

編碼：把量化的結(jié)果用二進(jìn)制代碼表示。量化及編碼電路在A/D轉(zhuǎn)換器中,將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),其數(shù)字信號(hào)最低位LSB=1所對(duì)應(yīng)的模擬電壓的大小稱為量化單位S。在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí),必須把采樣電壓化為這個(gè)量化單位S的整數(shù)倍,這個(gè)轉(zhuǎn)化過程稱為量化。一般被轉(zhuǎn)換的模擬電壓不可能被S整除,這因素引起的誤差稱為量化誤差。量化的結(jié)果用一組相應(yīng)的數(shù)字代碼表示,稱為編碼。這些代碼就是A/D轉(zhuǎn)換的輸出數(shù)字量，而量化及編碼電路即為A/D轉(zhuǎn)換器電路。資訊V-T型雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器-VREF資訊資訊若，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器位數(shù)位，被轉(zhuǎn)換模擬電壓，試估算轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)并分析產(chǎn)生多大誤差。分辨率誤差為資訊并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器01tvI00110110vIt3位并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器

并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器真值表輸入模擬電壓寄存器狀態(tài)數(shù)字量輸出D2D1D0Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1（0～1/15）VREF（1/15～3/15）VREF（3/15～5/15）VREF（5/15～7/15）VREF（7/15～9/15）VREF（9/15～11/15）VREF（11/15～13/15）VREF（13/15～1）VREF00000000000001000001100001110001111001111101111111111111000001010011100101110111逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器G≈d3g3+d2g2+d1g1+d0g0di1有效0無效有效砝碼的總重量逐次逼近重物的重量：轉(zhuǎn)換原理1.分辨率ADC的分辨率又稱分解度。輸出二進(jìn)制數(shù)位越多，轉(zhuǎn)換精度越高，即分辨率越高。故可用分辨率表示轉(zhuǎn)換精度。A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)10位ADC輸入的模擬電壓滿量程為5V分辨率8位ADC輸入的模擬電壓滿量程為5V分辨率10位ADC分辨率比8位ADC高分辨率有時(shí)也可用A/D轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)據(jù)位數(shù)n表示資訊2.轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度是指轉(zhuǎn)換一次所需的時(shí)間，即從轉(zhuǎn)換控制信號(hào)發(fā)出到有穩(wěn)定數(shù)字輸出為止的一段時(shí)間。A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)資訊ADC0801頻率

轉(zhuǎn)換速度100usADC14433頻率轉(zhuǎn)換速度100ms并行比較A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度最高；逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器次之；間接A/D轉(zhuǎn)換器的速度最慢。資訊相對(duì)誤差可以表示ADC轉(zhuǎn)換的誤差。它是指在對(duì)應(yīng)于某一輸出數(shù)字量情況下，理論輸入值與實(shí)際輸入值之差再與滿量程輸入值VREF之比,常以≤±1/2LSB所對(duì)應(yīng)的輸入值與

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