第13章 13.1 模拟量输入输出接口（课件）-高二《微机原理与接口技术》同步精品课件（电工版2023）

微机原理与接口技术 （第2版 ） 第13章 模拟量输入/输出接口技术 13.1 模拟量输入/输出接口 13.2 D/A转换器 13.3 A/D转换器 13.1.1 模拟量接口的基本功能 A/D转换的基本目的是便于计算机处理外部世界的物理量，即识别和计算外部世界。 A/D接口的功能是把外界模拟量变换成数字量。它是模拟系统与数字系统或计算机之间的接口。 D/A转换的基本目的是便于控制驱动执行机构，控制与操作外部模拟设备。 在输出通道中，由计算机将经过运算决策后确定的控制量(数字量)送入D/A转换器，转换成模拟量后驱动执行机构动作，完成控制过程。 13.1.1 模拟量接口的基本功能 图13.1.1 模拟量I/O通道的构成 13.1.2 A/D与D/A转换器的主要性能参数 1．分辨率 对于A/D转换器来说，分辨率用来表示A/D转换器对输入模拟量信号分辨的能力，它表示输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量，即可转换成数字量的最小电压(量化阶梯)。 分辨率=Vref/2N(单极性)或 分辨率 =(V+ref - V-ref)/2N(双极性) 13.1.2 A/D与D/A转换器的主要性能参数 1．分辨率 对于D/A转换器来说，分辨率反映了输出模拟电压的最小变化量。D/A转换器的分辨率是指能分辨的最小电压增量，或1个二进制增量所代表的模拟量大小，即输入数字的最低有效位(LSB)变化1，所引起的输出模拟量的变化。 分辨率=Vref/2 N(单极性)或分辨率 =(V+ref + V-ref)/2 N(双极性) D/A转换器分辨率也用输出模拟量的最小变化量相对于输出模拟量满刻度值的百分比表示，即 分辨率=1/2N×100% 1．分辨率 A/D转换器和D/A转换器分辨率的高低取决于A/D转换器和D/A转换器的位数的多少。因此，分辨率参数指标常用数字量的位数来表示，如8位、10位、16位等。 D/A转换器的输入码和A/D转换器的输出码制有二进制、BCD码两种。目前A/D转换器的最高分辨率已经超过24位。 13.1.2 A/D与D/A转换器的主要性能参数 2．转换时间 转换时间是指完成一次转换所需的时间(包括稳定时间)。 对于A/D转换器来说，转换时间是指从启动转换信号开始到转换结束所得到的稳定的数字输出量为止的时间。 对于D/A转换器来说，其指数字量输入到转换完成、输出达到最终电压值并稳定为止所需的时间。 13.1.2 A/D与D/A转换器的主要性能参数 3．精度 精度用最大的静态转换误差的形式表示。 对A/D转换器来说，通常用量化精度来描述，即指A/D转换器实际输出与理论值之间的误差，一般采用数字量的最低有效位作为衡量单位(如±1/2LSB)。 对D/A转换器来说，指D/A转换器实际输出与理论值之间的误差，一般采用数字量的最低有效位作为衡量单位(如1/2LSB)。 4．线性度 通常用非线性误差的大小表示A/D转换器和D/A转换器的线性度。 13.1.2 A/D与D/A转换器的主要性能参数 13.2 D/A转换器 13.2.1 D/A转换器原理 13.2.2 D/A转换器DAC0832的基本特性 13.2.3 D/A转换器DAC0832的应用实例 1．D/A转换基本原理 D/A转换器是将输入的二进制数字量转换成模拟量，以电压或电流的形式输出，从而完成数字量至模拟量的转换过程。 D/A转换器实质上是一个解码器，其核心器件是“解码网络”。 一般常用的线性D/A转换器，其输出模拟电压Vo或模拟电流Io和输入数字量DN间成正比关系。设参考电压为Vref，则输出电压Vo与输入数字量DN的正比关系如下式所示。 Vo = DN×Vref/2n 13.2.1 D/A转换器原理 D/A转换器的输出电压Vo，等于代码为1的各位所对应的各分模拟电压之和。 数字量DN可以用每位的权乘以其代码值，然后各位相加，即 13.2.1 D/A转换器原理 D/A转换器一般由数码缓冲寄存器、模拟电子开关、参考电压、解码网络和求和电路等组成。 常用的解码网络有权电阻