第13章 13.3 A-D转换器（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 13.3 A/D转换器 13.3.1 A/D转换器原理 13.3.2 A/D转换器ADC0809的基本特性 13.3.3 A/D转换器ADC0809的应用实例 1．计数式A/D转换原理 13.3.1 A/D转换器原理 图13.3.1 计数式A/D转换原理 1．计数式A/D转换原理 计数式A/D转换原理如图13.3.1所示。 计数式A/D转换基本原理如下：由计数器对固定频率信号CLK进行计数，计数输出值送入DAC，DAC的输出模拟量Vout与输入模拟量Vin在比较器中进行比较，随着计数的进行，Vout不断增加，当Vout>Vin时，计数器停止计数，此时的计数值即是模拟量Vin对应的数字量。 13.3.1 A/D转换器原理 2．双积分式A/D转换原理 13.3.1 A/D转换器原理 图13.3.2 双积分式A/D转换器原理 2．双积分式A/D转换原理 双积分式A/D转换器原理如图13.3.2所示，其转换过程如下：首先对模拟量Vin进行固定时间的积分，然后用标准电压Vref进行反向积分，直到返回起始值，反向积分时间T正比于Vin。同时，用反向积分时间T控制计数器的计数进程，计数器最后输出的数字量即为A/D结果。 13.3.1 A/D转换器原理 3．逐次逼近式A/D转换原理 由一个比较器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成的。 13.3.1 A/D转换器原理 图13.3.3 逐次逼近式A/D转换器原理结构 3．逐次逼近式A/D转换原理 逐次逼近式A/D转换过程如下：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置1，使逐次逼近寄存器输出数字为100…0，将此数码送入D/A转换器，经D/A转换后生成的模拟量Vout送入比较器，与送入比较器的待转换的模拟量Vin进行比较，若Vout<Vin，该位1被保留，否则被清除；再置逐次逼近寄存器次高位为1，将寄存器中新的数字量送入D/A转换器，输出的Vout再与Vin比较，若Vout<Vin，该位1被保留，否则被清除。重复此过程，直至逼近寄存器最低位。转换结束后，将逐次逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，得到数字量的输出。 13.3.1 A/D转换器原理 3．逐次逼近式A/D转换原理 13.3.1 A/D转换器原理 图13.3.4 逐次逼近式A/D转换器的转换过程 4．并行比较式A/D转换原理 在图13.3.5中，8个分压电阻将参考电压Vref分成8个等级，其中7个等级的电压分别作为7个比较器C6～C0的参考电压，其数值分别为参考电压Vref /15、3Vref/15、……、13Vref/15。 输入电压Vin的大小决定了各比较器的输出状态根据各比较器的参考电压值，可以确定输入模拟电压值与各比较器的输出状态的关系。比较器的输出状态由D触发器存储，经编码器编码，得到数字量输出。 13.3.1 A/D转换器原理 4．并行比较式A/D转换原理 并行比较式A/D转换器原理如图13.3.5所示。它由电阻分压器、比较器、寄存器及编码器组成。 13.3.1 A/D转换器原理 图13.3.5 并行比较式A/D转换器原理 1．主要性能 (1)分辨率8位。 (2)转换时间100µs。 (3)转换精度±1/2LSB。 (4)输入模拟电压为0～5V，内部集成了可锁存控制的8路开关。 (5)输出具有三态锁存器，逻辑电平与TTL电平兼容。 (6)单5V供电。 13.3.2 A/D转换器ADC0809的基本特性 2．ADC0809的内部结构 13.3.2 A/D转换器ADC0809的基本特性 图13.3.6 ADC0809内部结构 3．ADC0809的引脚及功能 13.3.2 A/D转换器ADC0809的基本特性 图13.3.7 ADC0809的引脚排列图 3．ADC0809的引脚及功能 IN0～IN7：8路模拟信号输入端。 ADDA、ADDB、ADDC：通道转换地址选择线。 ALE：地址锁存脉冲信号。 D0～D7：模拟/数字转换结果，数据总线。 CLK：时钟输入信号。 Vref：A/D转换器所需的基准电压。 START：A/D转换启动脉冲信号。 EOC：转换结束信号。 ENABLE：输出允许信号。 13.3.2 A/D转换器ADC0809的基本特性 13.3.3 A/D转换器ADC0809的应用实例 1．A/D转换器接口应具备的功能 (1)需发送转换启动信号启动