过程装备控制技术及应用教案 第五章计算机控制系统 6页共18页 AD转换器(ADC)最主要的性能指标是分辨率和转换时间。分辨率即指量化单位,有时也简单地 用位数表示。转换时间指从启动转换命令施加时刻到转换结束命令开始有效时刻的时间间隔,其倒数称 为转换速率或最高样频率 ADC芯片按速度分档的一般约定是:最高采样单频低于1KHz为代速:;1~1000KHz为中速,高于 IMHz为高速,高于1000MHz为超高速。 以逐次逼近式ADC为例,讲解其工作原理 逐次逼近式模数转换器 它相应于输入模拟量y的二进制代码实行逐步猜测。首先通过DAC把试算代码转变成一个模拟电 压,然后用比较器判别这个猜测是高于还是低于输入电压,接着以判别结果为基础做下一次猜测。重复 上次过程,直至模拟电压与输入电压之差小于半个量化单位。如:第一次猜测总是011)应于(127) 10,即满量程的一半,若猜测高于输电压,置b为0。第二次猜测为001,对应于(63)0,即满量程 的四分之一,猜测高,则置b6为0,反之,置为1。继续猜测到其余各位都确定。 532D/A转换器 (1)DA转换器原理 DA转换器产生正比于输入的并行数字信号(例如8位二进制信号aa2…a)的输出电压。它是利 运算放大器取电流之和,各支路电流为零或非零取决于该位的值是0或1,每个有效位对应的电流强 度为下一有效位的2倍 1=/2R,12=(0,-02R)/2R=U,/4R,…1,=O/2A),…,=U,(28 则 -(a1+a2l2+…+anln)R …+a R 2R 2"R 这就是倒R一2R型DA转换器传输函数,其输出模拟电压与输入数码成正比 特点:①无论开关掷向运算求和点还是接地点,流过电阻2R的电流不变,因此电阻的分布电容没 有充放电问题,转换速度较快:②这种电路结构只有两种电阻,易于集成并保证电阻的公差和温度跟踪, 可得到较高的转换精度:③等效电阻不随开关位置的变化而变化,始终为R,这对参考电压的负载能力 要求可大大降低 (2)DA转换器集成芯片 早期芯片结构特征:只具有从数字量到模拟电流输出量转换的功能。须在外电路中加数字输入锁存 器,参考电压源以及输出电压转换电路 中期芯片结构特征:具有数字输入锁存功能电路,能和CPU数据总线直接相连。 近期芯片结构特征:内部带有参考电压源;大多数芯片有输出放大器,可实现模拟电压的单极性或 双极性输出:电子带有参考电压源输出放大器,芯片的工作电源大多使用双极性电源 533AD、D/A接器板介绍 AD,DA接口板,可直接插入到与总线兼容的微型计算内任一总线扩展槽中,构成微机数据采集 控制基本部件 以AD574为主芯片的接口板具有32路单端模拟输入通道,可将±5V范围内的模拟电压信号转换过程装备控制技术及应用教案 第五章 计算机控制系统 第 6 页 共 18 页 A/D 转换器（ADC）最主要的性能指标是分辨率和转换时间。分辨率即指量化单位，有时也简单地 用位数表示。转换时间指从启动转换命令施加时刻到转换结束命令开始有效时刻的时间间隔，其倒数称 为转换速率或最高采样频率。 ADC 芯片按速度分档的一般约定是：最高采样单频低于 1KHz 为代速；1~1000KHz 为中速，高于 1MHz 为高速，高于 1000MHz 为超高速。 以逐次逼近式 ADC 为例，讲解其工作原理。 逐次逼近式模数转换器 它相应于输入模拟量 yi 的二进制代码实行逐步猜测。首先通过 DAC 把试算代码转变成一个模拟电 压，然后用比较器判别这个猜测是高于还是低于输入电压，接着以判别结果为基础做下一次猜测。重复 上次过程，直至模拟电压与输入电压之差小于半个量化单位。如：第一次猜测总是 01111111，对应于（127） 10，即满量程的一半，若猜测高于输电压，置 b7 为 0。第二次猜测为 00111111，对应于(63)10，即满量程 的四分之一，猜测高，则置 b6 为 0，反之，置为 1。继续猜测到其余各位都确定。 5.3.2D/A 转换器 （1）D/A 转换器原理 D/A 转换器产生正比于输入的并行数字信号（例如 8 位二进制信号 a1a2…a7）的输出电压。它是利 用运算放大器取电流之和，各支路电流为零或非零取决于该位的值是 0 或 1，每个有效位对应的电流强 度为下一有效位的 2 倍。 I 1 =Ur 2R ， R R U R R U I U r r r 2 4 2 2  =      = −  ，…， I U ( R) i i = r 2 ，…， I U ( R) n n = r 2 。 则 ( ) ( ) n r n n r n r r o n n U a a a R R U a R U a R U a U a I a I a I R − − − = − + + +       = − + + + = − + + + 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 2 2 1 1 2 2    这就是倒 R—2R 型 D/A 转换器传输函数，其输出模拟电压与输入数码成正比。 特点：①无论开关掷向运算求和点还是接地点，流过电阻 2R 的电流不变，因此电阻的分布电容没 有充放电问题，转换速度较快；②这种电路结构只有两种电阻，易于集成并保证电阻的公差和温度跟踪， 可得到较高的转换精度；③等效电阻不随开关位置的变化而变化，始终为 R，这对参考电压的负载能力 要求可大大降低。 （2）D/A 转换器集成芯片 早期芯片结构特征：只具有从数字量到模拟电流输出量转换的功能。须在外电路中加数字输入锁存 器，参考电压源以及输出电压转换电路。 中期芯片结构特征：具有数字输入锁存功能电路，能和 CPU 数据总线直接相连。 近期芯片结构特征：内部带有参考电压源；大多数芯片有输出放大器，可实现模拟电压的单极性或 双极性输出；电子带有参考电压源输出放大器，芯片的工作电源大多使用双极性电源。 5.3.3 A/D、D/A 接器板介绍 A/D，D/A 接口板，可直接插入到与总线兼容的微型计算内任一总线扩展槽中，构成微机数据采集 控制基本部件。 以 AD574 为主芯片的接口板具有 32 路单端模拟输入通道，可将  5V 范围内的模拟电压信号转换