第二章(2)计算机控制系统的模拟量输 出通道(后向通道)及功率接口技术 2.0引宣 2.3输出方式 2.1DA转换技术 231电压输出方式 2.2后向通道D/A转换器接口 232电流输出方式 221D/A转换器工作原理 2.4D/A转换模板 222D/A转换器的性能指标 341D/A转换模板的通用性 223典型芯片-DAC0832 342DA转换模板的设计举例 22412位芯片DAC1210
1 2.0 引言 2.1 DA转换技术 2.2 后向通道D/A转换器接口 2.2.1 D/A转换器工作原理 2.2.2 D/A转换器的性能指标 2.2.3 典型芯片-DAC0832 2.2.4 12位芯片DAC1210 2.3 输出方式 2.3.1 电压输出方式 2.3.2 电流输出方式 2.4 D/A转换模板(自学) 3.4.1 D/A转换模板的通用性 3.4.2 D/A转换模板的设计举例 第二章(2) 计算机控制系统的模拟量输 出通道(后向通道)及功率接口技术
2.5后向通道的功率接口 251MCS-51的输出驱动能力及其外围集成数字驱动电路 252外围集成数字驱动电路 253MCS51的开关型功率接囗 三极管驱动电路 MCS-51与光电耦合器光耦的接口 继电器驱动电路 MCS-51与晶闸管的接囗 固态继电器驱动电路
2 2.5 后向通道的功率接口 2.5.1 MCS-51的输出驱动能力及其外围集成数字驱动电路 2.5.2 外围集成数字驱动电路 2.5.3 MCS-51的开关型功率接口 三极管驱动电路 MCS-51与光电耦合器-光耦的接口 继电器驱动电路 MCS-51与晶闸管的接口 固态继电器驱动电路
2.0引言 1模拟量输岀通道的任务--把计算机处理后的数字量信 号转换成模拟量电压或电流信号去驱动相应的执行器, 从而达到控制的目的; 2模拟量输出通道(称为D/A通道或AO通道)构成 般是由接口电路数/模转换器简称D/A或DAC和电压/ 电流变换器等; 3模拟量输出通道基本构成-多D/A结构(图2-1(a)和共 享D/A结构(图中2-1b)
3 2.0 引言 1.模拟量输出通道的任务-----把计算机处理后的数字量信 号转换成模拟量电压或电流信号,去驱动相应的执行器, 从而达到控制的目的; 2.模拟量输出通道(称为D/A通道或AO通道)构成----- 一 般是由接口电路.数/模转换器(简称D/A或DAC)和电压/ 电流变换器等; 3.模拟量输出通道基本构成--多D/A结构(图2-1(a))和共 享D/A结构(图中2-1(b))
D/A V/Ⅰ 通道 接 PC 总线 口电路 >D/A V/ 通道n 图2-1(a)多D/A结构 特点:1.一路输出通道使用一个D/A转换器 2.D/A转换器芯片內部一般都带有数据锁存器 3.D/A转换器具有数字信号转换模拟信号信号保持作用 4结构简单,转换速度快工作可靠精度较高通道独立 5缺点是所需D/A转换器芯片较多
4 图 2-1 (a)多D/A结构 接 口 电 路 通道 1 D/A 通道 n D/A V/I V/I PC 总 线 特点: 1.一路输出通道使用一个D/A转换器 2.D/A转换器芯片内部一般都带有数据锁存器 3.D/A转换器具有数字信号转换模拟信号.信号保持作用 4.结构简单,转换速度快,工作可靠,精度较高,通道独立 5.缺点是所需D/A转换器芯片较多
采样保持器 VI一通道 总线 接口电路 =/A 多路开关 样保持器上Ⅵn一通道n 图2-1(b)共享D/A结构 特点1多路输出通道共用一个DA转换器 2每一路通道都配有一个采样保持放大器 3.D/A转换器只起数字到模拟信号的转换作用 4采样保持器实现模拟信号保持功能 5.节省D/A转换器但电路复杂精度差可靠低占用主机时间
5 接 口 电 路 通道1 通道n D/A V/I V/I 多 路 开 关 采样保持器 采样保持器 (b)共享D/A结构 PC 总 线 图 2-1 特点:1.多路输出通道共用一个D/A转换器 2.每一路通道都配有一个采样保持放大器 3.D/A转换器只起数字到模拟信号的转换作用 4.采样保持器实现模拟信号保持功能 5.节省D/A转换器,但电路复杂,精度差,可靠低.占用主机时间
21DA转换技术注意事项 1速度和精度 如何正确选择DA器件? 2数字接口∽ 二如何应用DA器件? 3输出类型 4基准电压 5功耗 6封装 7满幅度输出 8价格
6 一 .如何正确选择DA器件 ? 二.如何应用DA器件 ? 2.1 DA转换技术注意事项 1.速度和精度 2.数字接口 3.输出类型 4.基准电压 5.功耗 6.封装 7.满幅度输出 8.价格
1.“转换速度”这一指标仅适用于AD转换器D/A 转换器可以忽略不计转换时间速度应根据输出信号的 最高频率确定保证转换器的转换时间要高于系统要求 的输出频率
7 1. “转换速度”这一指标仅适用于A/D转换器,D/A 转换器可以忽略不计转换时间.速度应根据输出信号的 最高频率确定,保证转换器的转换时间要高于系统要求 的输出频率
2.“量化误差”和“精度”是同一个概念的两种说法它们之间没 有区别其次,“分辨率”和“量化误差”的概念虽然有联系但并不 相同 “分辨率”是指转换器对输人的模拟量或输岀的数字量之分辨能 力是对转换量变化敏感程度的描述转换器的分辨率通常用位数来 表示如8位10位12位等对于n位转换器其实际分辨率为模拟量满 量程的1/2N “精度”是由转换器转换分辨率所造成的误差或者说是真实值与 转换值之间的误差 “精度”与系统中所测量控制的信号范围有关但估算时要考虑到 其他因素转换器位数应该比总精度要求的最低分辩率高一位
8 2.“量化误差”和“精度”是同一个概念的两种说法,它们之间没 有区别.其次, “分辨率”和“量化误差”的概念虽然有联系,但并不 相同. “分辨率”是指转换器对输人的模拟量或输出的数字量之分辨能 力,是对转换量变化敏感程度的描述.转换器的分辨率通常用位数来 表示,如 8位,10位,12位等.对于n位转换器,其实际分辨率为模拟量满 量程的 1/2N . “精度”是由转换器转换分辨率所造成的误差,或者说是真实值与 转换值之间的误差. “精度”与系统中所测量控制的信号范围有关,但估算时要考虑到 其他因素,转换器位数应该比总精度要求的最低分辩率高一位
3.输出类型:数字接口方式接口有并行/串行之分串行 又有SPLI2c等多种不同标准 不带输入数据锁存器的D/A转换器,cPU必须通过锁存器 与D/A转换器传送数据 复习:无三态输出功能的AD转换器应当通过三态缓冲器 与cPU传送数据 NOTE:DA器件输出的模拟信号有电压和电流两种
9 3.输出类型：数字接口方式接口有并行/串行之分,串行 又有SPI,I2C等多种不同标准. 不带输入数据锁存器的D/A转换器,CPU必须通过锁存器 与D/A转换器传送数据. 复习:无三态输出功能的A/D转换器,应当通过三态缓冲器 与CPU传送数据. NOTE:DA器件输出的模拟信号有电压和电流两种
4基准电压:有内/外基准和单双基准之分 D/A转换中参考电压源是唯一影响输出结果的模拟 参量目前大多数参考电压源均由带温度补偿的齐纳二极管 构成近年来又出现了一种新颖的精密参考电压源能隙 恒压源 5功耗:一般CMOS工艺的芯片功耗较低对于电池 供电的手持系统对功耗要求比较高的场合一定要注意功耗 指标
10 4.基准电压： 有内/外基准和单/双基准之分. D/A转换中,参考电压源是唯一影响输出结果的模拟 参量.目前大多数参考电压源均由带温度补偿的齐纳二极管 构成.近年来又出现了一种新颖的精密参考电压源——能隙 恒压源. 5.功耗：一般CMOS工艺的芯片功耗较低,对于电池 供电的手持系统对功耗要求比较高的场合一定要注意功耗 指标