1、2014/8/62模擬多路開關2014年8月6日9時9分8采樣單元v 作用：把各路模擬量分時接到AD轉換器進行轉換，實現CPU對各路模擬量分時采樣。v 組成：開關矩陣及邏輯電路。 開關矩陣 模擬開關的組合; 邏輯電路 在軟件或通道電路的下，以一定速度，按順序輸入被測模擬信號。如： CD405lv 模擬多路開關2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁7電流/電壓變換電路放大倍數 A=（R3+R4)/R3無源I/V變換電路有源I/V變換電路取R1=100，R2=500，當輸入電流在0 -10 mA時，輸出電壓05V取R1=200，R3=100k，R4=150k，則輸入電流 I

2、 :0 10 mA,電壓輸出V為0 5 V取R1=100，R2=250，當輸入電流為4 -20 mA時，輸出電壓1 5 V取R1=200，R3=100k，R4= 25k，則輸入電流 I :4 20 mA,電壓輸出V為1 5 V總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁信號調理電路在系統中，對被控量的檢測往往采用各種類型的測量變送器，當它們的輸出信號為0 10 mA或4 20 mA 的電流信號時，一般是采用電阻分壓法把現場傳送來的電流信號轉換為電壓信號，以下是兩種變換電路。1. 無源I/V變換2. 有源I/V變換2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁52014/8/63無譯碼器

3、的多路開關2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁12概述2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁11概述2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁10v 計算機的工作速度遠遠快于被測參數的變化，一臺計算機系統可供幾十個檢測回路使用，但計算機在某一時刻只能接收一個回路的信號。所以，必須通過多路模擬開關實現多選1的操作，將多路輸入信號依次地切換進來；v 計算機系統使用的多路開關種類很多，功能有所不同，如： 集成電路CD4051(雙向、單端、8路)、 CD4052(單向、雙端、4路)、 AD7506(單向、單端、16路)等v 所謂雙向

4、，就是該 既可以實現多到一的切換，也可以完成一到多的切換；而單向則只能完成多到一的切換。雙端是指芯片內的一對開關同時動作，從而完成差動輸入信號的切換，以滿足抑制共模干擾的需要2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁92014/8/64有譯碼器的多路開關（AD7501，單向）EN A2 A 1 A 0A 1116A 0UDD電平轉換GND215USS(V)EN3AD 14UDDA 24 7501 13S1地譯碼驅動S 85OUT12OUTUSS.S 7611S 2(-15V)S 6710S 3.S589S 4S1S8AD7501（AD7503）結構及引腳功能片上所有邏輯輸入

5、與TTLDTL及CMOS電路兼容。AD7503 除EN 端的邏輯電平相反外, 其它與AD7501相同2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁16模擬多路開關v 作用：在多路被測信號共用一路A/D轉換器的數據采集系統中,將多路被測信號分別傳送到A/D轉換器進行轉換；v 集成電路開關：集成電路開關是將場效應管多路開關、地址計數器、譯碼器及電路等集成制造在一塊芯 片上而的器件，除了具有場效應管的特性外，還 具有體積小、使用方便等優點；2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁15有譯碼器多路開關與多路分配器v AD7501v CD4051v ADG406v

6、CD22100v 多路開關的擴展2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁14無譯碼器的多路開關2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁132014/8/6AD750AD多路擴15一通道CD40定405輸可傳模施5CD4051結構及引腳功能(雙向，8路）INHINHCBA S S .SIN/SOU:TIN/OUT7 61 069 10 10 11S4116 16DDU DD DDU D1D6 16SS( V)電平轉換電平轉換6215 15 2(OUT/IN)Sm(OUSTm/IN3)14 1 4 S 18S74CD C13D 13 S0地譯碼驅動譯碼驅

7、動S5 40514051S35INHINH 611AEEU EE 7EEU EE 710 10 BV) ( -15V) (-GNDGND89C3 24 215 515 1 114 141213 13Sm SSm7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S04051CD CD4開05關1 接通哪51CD84通05道1為單刀結構形式，它雙向使用的，輸即入可， 由 一通道由輸， 入的3用于多到一的切換輸出， 也可用于一到多的輸出位切地換址碼AB來C位決地定址AB碼C 來決1CD CD4還05設1還有設另有外另一外個一電個源電端E源VE 端，EE 以作為電平位移時使用，從而使得通常在單組電源供電條件下工

8、S作OC的MS電O路C所M提供的數字信號能直接這種多開關種多路使并這使這，種并多路，開路關開可關傳輸峰路峰峰開值值關達15V的交流信例號擬如;若，模 例如擬，若開關的供電電源DVD D=D5V，GND=0V，當EVE =EE10V時，只要對此模擬開關加施加5V0的數字信號，就可幅度范圍為10V的5模V擬信號。2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁20展多路擴展C若S ，=C則2S0：H，則：若要選通第1 路輸出，給出地址低4位。若要選通第5 路輸出，給出地址低4位。C若要選通第16路輸出，給出地址低4位。CAD7501，AD7502，AD7503都是單向、多到一的多路開

9、關， 即信號只從多個 (8個) 輸入端向一個輸出端傳送2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁19S C有S效（低電平）A、3A高3電平則選中上面一片，S C有S效（低電平）A、3A低3電平則選中下面一片。25結02構芯及片引結腳構功及能引（腳雙功四能路（單雙向四）路單向）A1116 16 A0GNDGND215 15 SUUS SSEN EN A1 A0EN EN 314 14 DDU DD(O5U8T)OUT4AD A13D 13 S1US875027502OUT(O1U4T)5(V)S7611S2地譯碼驅動譯碼驅動S6710 10 S3S589S4SUUS SS (

10、-15V) A1 A0EN接通通道0011 、 5OUTOUST1 S 4 S5 SO8UTOUT0112、6 1013、7 1114、8 × ×0無適合雙端輸入2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁18AD7501真值表導通導通0001100112010130111410015101161101711118×××0無7503E除除AND750E端3N的邏輯電平相其反它外與,AD7501其它相與同AD75相01同2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁17ENA 0A1A 22014/8/6DD輯范

11、峰CD40562014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁241 真值表CD4051真值表開關接通 INHCBA位置0000S0Sm0001S1Sm0010S2Sm0011S3Sm0100S4Sm0101S5Sm0110S6Sm0111S7Sm1×××無2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁23CD4組05成l ：組成：邏輯電平轉換、二進制譯8碼個器開及關電路。CD4051引腳功能說明主要特性： 直流供電電源：DVD DD+5VV，數字信號電位變化范圍：315V V15輸入模擬信號：IUN IN EVE但峰EE峰DVD值D

12、D但1峰5V峰值2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁22引腳號符號功能1 2 4 5 12 13 14 15IN/OUT輸入/輸出端9 10 11A B C地址端3OUT/IN公共輸出/輸入端6INH端7VEE模擬信號接地端8GND數字信號接地端16VDD電源+v 當模擬開關的供電電源DVD D=D5V， GND=0VA，B則CA數B字C信號以及其他部分就都可以使用5V邏SU的了因為輯的了因,此為是時V5：V。此時：4 116 16DD DD DDS62S2 當EVE =EE5V時，模擬信號幅(OU度T/IN)Sm(OUSTm/IN3)14 14 S 1圍為范5V圍為

13、5V5；5S74CD C13D 13 S0 S5 40514051S512 12 3 當EVE =E模E擬8V信時號,幅度范 幅度范模擬信INH號 INH 611A圍為圍8V為85V；5EEU EE 710 10 B GNDGND89Cv EVE E就E 是電子開關的8個輸入端可以的信號范圍下限 ，注意該信號范圍不要超過它的極限參數：峰值達15V峰值V1達。52014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁212014/8/67信號連接方式雙端接法v 雙端接法：把所有輸入信號源的兩端各自分別接至多路開關的輸入端；v 優點：抗共模干擾能力強當信號源的信噪比較小v 缺點：只能使用系統

14、的一半通道時，必須使用此接法RS1US1RRfS2Ucm1-US2UO+RSnUcm2 USnUcmn2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁28AD7502、CD4062等信號連接方式單端接法v 單端接法：把所有輸入信號源的一端接至同一信號地，另一端各自接至多路開關的相應輸入端；僅適用于所有輸入信號均參考一個點位的情況。v 優點：能使用系統的全部通道v 缺點：抗共模干擾能力差RRS1S1US1Ucm1US1RfRfRS2URS2Ucm2 US2-S2 .-.UO.UO.+.+.R.URSnUUSnSncmnSnUcm模擬地信號地模擬地（B）信號地與模擬地很接（A）信號地

15、與模擬地相離較遠近，但實際很難做到2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁2732路選1電路A0A1 A2 A3 A4用ABC 三條地 址線選擇片內芯片的8路信號用E和D兩條線選擇4個地址INH0INH3用一條地址線FINH4輸出禁F A5止輸出23路信號的地址是？2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁26通道的擴展v 并接兩片CD4051B，就可以擴展成為十六選一的模擬多路開關v 注意：兩片連續擴展成十六選一模擬開關，同樣可以實現多傳一或一傳多的雙向傳輸，類似的模擬多路開關，也可以擴展成為三十二選一的模擬多路開關2014年8月6日9時9分總目錄

16、章目錄 返回 上一頁 下一頁252014/8/68ADG406v 特點： 模擬信號范圍為VSS < Vi <VDD； 低電阻(80最大值） 低功耗 快速切換 先斷后合開關動作v ADG406為CMOS 模擬多路復用器。ADG406根據4位二進制地址線A0、A1、A2和A3所確定的地址，將16路輸入之一切換至公共輸出。v 提供EN輸入，用來使能或禁用器件。禁用時，所有通道均關斷。2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁322014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁312014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁304051應

17、用v 作為量程切換的通道選擇。2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁292014/8/6ADCD2210使所9CD22100內部邏輯圖2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁360C的D引22腳10排0的矩列引陣圖腳開排關列圖矩陣開關v CD是22一210個0是´一4的個開4關陣列，它有一個4線1線6 線16編碼器和16 16個鎖存電路。v 通過正確輸入4線的地址可以選擇16 個開關中的任何一 。當可ST以B“通” 過 S為T高B”電以通過 為高電，D“D的I電電” 平使高被低選，使被選擇的開關立即打開或關閉。v 當CD22100上關電的

18、后個，16開16關的個開狀態是不確定的， 因此應該使、STB“平” 、為S高T電B”D電I”為平低為D高I”電“電為低有 平 ，使所16有1個6平個開關開關全全部部關關閉。閉2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁35G406406真AD值G 表ENA3A2A1A0D10000S110001S210010S310011S410100S510101S610110S710111S811000S911001S1011010S1111011S1211100S1311101S1411110S1511111S160´´´´斷開2014年8月6日

19、9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁342014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁332014/8/6把10采樣保持器的工作原理v 采樣保持器的一般結構形式如圖模擬信號 UiAUOCH（驅動）信號模擬地模擬開關K 組成 電容CH緩沖放大器A2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁40采樣保持器的主要用途v 保持采樣信號不變，以便完A成/D轉換A/D 轉換v 同時采樣幾個模擬量，以便進行數據處理和測量減少v D/A減少D轉/A換轉器換的器輸的出輸毛出刺毛，刺從，而從消而除消輸除出輸電出壓電的壓峰的峰值及縮短穩定輸出值的建立時間一個vD/A把一D轉

20、個/A換轉器換的器輸的出輸分出配分到配幾到個幾輸個出輸點出，點以，保以證保證輸出的穩定性2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁39采樣保持2014年8月6日9時9分38CD22100通道真值表STBSTBDI DIDCBA相應交叉點110000Y1X1Y1X1110001Y1X2Y1X2110010Y1X3Y1X3110011Y1X4Y1X4110100X1 Y2110101Y2X2Y2X2110110Y2X3Y2X3110111Y2X4Y2X4111000Y3X1Y3X1111001Y3X2Y3X2111010Y3X3Y3X3111011X4 Y2111100Y4X1

21、Y4X1111101Y4X2Y4X2111110Y4X3Y4X3111111Y4X4Y4X400´´´´斷開斷開2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁372014/8/611采樣保持器的工作原理v 采樣保持器是指在邏輯電平的 下處于“采樣”或“保持”兩種工作狀態的電路；理想采樣合上開關S，則用與模擬波形振幅相等的電壓給電 容CH充值（采樣），斷開S，則保持電容的充電電 壓輸出并保持不變（保持）v 在采樣狀態下，電路的輸出跟蹤輸入模擬信號，在保持狀態下，電路的輸出保持著前一次采樣結束時刻的瞬時輸入模擬信號，直到進入下一次采樣狀態為止

22、。v 從圖中可以看出，經過對Vi的采樣，V0的小平臺電壓值保持到下一次的采樣開始，該穩定的“小平臺”電壓供A/D轉換器進行A/D轉換2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁44采樣保持器的工作原理v 采樣保持器具有兩個穩定的工作狀態 跟蹤狀態：在此期間它盡可能快地接收模擬輸入信號，并精確地跟蹤模擬輸入信號的變化，一直到接到保持指令為止； 保持狀態：對接收到保持指令前一瞬間的模擬輸入信號進行保持。v 采樣保持器主要起以下兩種作用 “穩定” 快速變化的輸入信號，以減少轉換誤差 用來儲存模擬多路開關輸出的模擬信號，以便模擬多路開關切換下一個模擬信號2014年8月6日9時9分總目

23、錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁43采樣保持器的工作原理控制跟蹤工作原理如下：信號而在t2時刻，保持結束，A新一個跟蹤時刻到 來，模擬此時信號又為高電輸入平，模擬開關K 重新閉合， CH 端電壓UC 又跟A隨Ui 變化而變 化；采t 時刻，信號為低樣3輸電，模擬開關K斷出開，。t1 t2t3t4采樣保持器工作原理器是一種用邏輯其工作狀態的器件2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁42采樣 電平保持保持采樣保持器的工作原理控制跟蹤工作原理如下：信號在t1時刻前，電路的驅t動信號為高電，模擬開A模關K 閉合，模擬輸入信號Ui擬通過模擬開關加到電容CH輸入上，使得CH端電壓U

24、C 跟隨tUi 變化而變化。A在t1時刻，信號為低電采平，模擬開關K斷開，此時樣電容CH 上的電壓UC 保持輸出模擬開關斷開瞬間的Ui 值ttt不變并等待AD轉換器轉12換。采樣保持器工作原理2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁412014/8/6用(源通高012孔徑誤差常用的集成保采持樣器/保持器v 按照集成型采樣/保持器的性能可分為如下幾類用采樣通保用持采器持如：器芯片例AD如58A2D、AD583、LF198、等速采樣高保速持采器持如：器芯片例HT如S-H0T02S5、0T0H0S6-000T6H-、CT- HC 1500以及1500A以D及SHADMS-H5等

25、M 高分辨率采樣/保持器：如：例SH如AS111H4A4、AD以3及89以及6等 超高速采樣/保持器：如0例T壓0H0如擺S1-率（0001-壓300擺V率/（s）30及H0（3T0C壓0-擺率0300-（250壓）V擺/等率s 250）等2014年8月6日9時9分章目錄 返回 上一頁 下一頁48采樣保持集成L LFl98v 主要特性：v 供電電源：±5V±18V；v 信號獲取時間：<10s；v 可以和TTL、PMOS、CMOS邏輯輸入兼容；v 典型保持電容：1000pF、0.01F。2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上 頁 下 頁LF198/LF298

26、/LF398各引腳功能v IVN ：IN 模擬量電壓輸入v OUVTO：UT模擬量電壓輸出 邏v輯(Logic)邏輯 (和Lo邏gi輯輯c) 參考電平(Logic Reference)：邏輯來控 及邏輯，參用考來控電平及邏輯參考電平， 制采樣保持器的工作方式O偏vF置FSET)偏置(：O偏偏FF差SE調T整)引腳引腳vCHC：H保持電容引腳vV+V，+V-：采樣保持電路電引腳源引腳2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁46采樣保持器的類型和主要性能參數孔徑時間使采樣時刻延遲，由于孔徑時間的存在而產生孔徑誤差孔徑誤差：采樣保持器實際保持的輸出值與希望輸出值之差。模擬信號模

27、擬信號實際輸出實際輸tAP 希望的輸出 捕捉時間：指當采樣保持器從保孔徑t不ST 定孔徑不持狀態轉到跟蹤狀態時，采樣保持定器的輸出從保持狀態的值變到當間前的輸入值所需的時間捕捉時間不影響采樣精度，但對采樣頻率的提高有影響t保持指令發出時刻為了量化的準確，應在發出保持指令后延遲一段時間，再啟動AD轉換。2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁45在tAP后的輸出還有一段波動， 經過一定時間tST后才保持穩定AP孔徑：AP時保間持t指令給出瞬間到模擬開關有效切斷所經歷的時間捕捉時間捕捉時tAP孔徑時間保持保持tAC跟蹤出孔徑不定tAP ：孔徑時間的變化范圍2014/8/6時不

28、變換型/A原理D/A權電阻電路轉換原理I權電阻R / 2n - 1R / 2N =å D2i求和電路BiI-i = 0R-+I3uO8R4R2RRuSO3I0 S1 I1S2 I2S3I3S0VREFd=0d=1=03 3VREFd雙向模擬開關MSB 3LSBddddMSB0123“權電阻”相：關電阻值的大小與對應數字量的權重密切。“電子開關”：d = 1 時，S 接V； d = 0 時，S 接地 。iiREFii“求和電路”：相加并運放組成反相求和電路實現各支路電流轉換成電壓輸出。51總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁2014年8月6日9時9分13權電阻換型/A原理D/A轉換原理

29、理工作原運放工作性區，n - 1N =D2iR / 2B å ii = 0I-8R4R2RR+uO虛地，U+=U-=0。若di=0，®Si接地，®Ii=0若di=1，®Si接VREF，S0 I0 S1 I1S2 I2S3 I3VREFVREFVI0= 8RI1= 4RREFVREFVREFLSBd0d1d2d3 MSBI2= 2RI3= RI = I3 + I2 + I1 + I0I = VREF( 8d 3+4d 2 +2d1+ 0d )8RVu=-R I=-VREd8F+d4+d2+ =d ) - REF NO2(32104B163210i 22d2

30、+ 3 d2+ 2d1 + 20d=åi2di 0= -N1輸入的數字量D/A轉換原理v v可變增益放大電路 虛短路u+ = u- 虛開路 I = 0IA 放大倍數與負載無關。VR=-VoRiR f調整增 當 V當調RV整R 增， 時，不變=V-R f=R-If f ，i i ，oV Rfi 將隨之變化Ri2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁50數模轉換D器/AD/AD/A轉換器實質上是一個譯碼器（器），將輸入的二進制數字量轉換成模擬量，并以電壓或電流的形式輸出。2014年8月6日9時9分492014/8/6權電阻型/A原理D/A倒T型電阻網絡D/A轉換器轉

31、換原理電路特點工作原理工作原理電路特點： RF R / 2（1）結構簡單；（2） 電阻的阻值相差較大，在位數多時，很I-+ VO 8R4R2RRuO難保證精度。I0 SI1SI2SI3SVREF0123K電壓LSBd0d1d2d3MSBVFRE= - REF N對于n位的DAC，輸出電壓的計算式為：u電路中 電阻只有R和2R兩種并倒T型電阻網絡。OB2nn -21當di=1時，相應的開關Si接到求和點；當di=0時，相應的開關Si-輸出電壓的范圍：0VREF極性與參考電壓相反。接地。但由于虛短，求和點和地相連，所以不論開關如何轉向，2nd4電阻2R總是與地相連。流經2R電阻上的支路電流與開關狀

32、態無關。VRV+d2+= d)- REF Nu=- I=-(REd8F+O321024B2165354總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁2014年8月6日9時9分2014年8月6日9時9分14倒T型電阻網絡D/A轉換器流入求和點的電流為：n -1n-1 VVn-1I å = å Ii = å RE(F d ´2i)= REF å(d ´ 2i)2n Ri2n Rii = 0i=0i =0KNB運算放大器的輸出電壓為：=-= V-R× ån-1 ×i = ´v

33、ORF å IREFFdi2KN2nRBi =0即輸出的模擬電壓uO正比于輸入的數字量NB，從而實現了從數字量到模擬量的轉換。2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁56倒T型電阻網絡D/A轉換器求和點工作原理RF虛地VO I IFRE2R2RR I 2R2IR2RR42V從每個節點向左看，等效電阻均為2R；I = REF 整個網絡的等效輸入電阻為R。R流入求和點的各支路電流為：I= d I = VRE(F d´2i)ii 2n - i2n Ri2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁55I 28RVEFI82 I 4I16RVE

34、F和2014/8/6D/但較共D/轉A、分定，率15換器D的/A主要技的術主指要標技術指標轉換器DACD的A主C要的技主術要指技標術有指：標轉有換：精度、轉換速度等。DACD的A轉C換的精轉度換通精常度用通分常辨用率、轉換來誤描差述來描述。辨率1、分辨率分辨率用于表D征/AD轉/A換器對輸入微小量變化的敏感程度，指 D/A 轉換器能分辨的最小輸出模擬增量 。義為D/A定義D轉為/A換轉器換的器模的擬模輸擬出輸電出壓電可壓能可被能分被離分的離等的級等數級。數DnA位CDA2Cn個有不同的模擬量輸出值，即個能等分級辨，2n個等級實際中通常用輸入數字量的有效位表數示D的A分C表辨示率DAC的分如辨1

35、0率位、8,顯然位數越多，分辨率越高DA用CD的A最C小的非最零小輸非出零電輸壓出與電最壓大與輸最出大之電輸比壓出電壓之來比表示來分表示辨分率辨:= Vo min= 1= 1分辨率nnVo max 2- 1 22014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁60享 D/A共享轉D/A換器結構共享v D/A共享D轉/A換轉器換結器構結形構式形的式原的理原如理圖如圖分時工作，節省D/A轉換器，但因為分時工作，速率不高， 輸出采樣保持時間可能較長，故可靠性較差。2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁59A轉D/A換器的選用v 模擬量輸出通道的結構D多多/AD轉/

36、A換轉器換結器構結D構多/AD轉/A換轉器換結器構結形構式形的式原的理原如理圖如圖CP與U接口緩沖器傳遞信息，轉換速度快、工作可靠、多的D/A但較D，多/A成的，本成高本。高。2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁58倒T型電阻網絡DAC的特點：優點：電阻種類少，只有R和2R，提高了制造精度； 而且支路電流同時流入求和點，不存在時間差，因而提高了轉換速度。應用：它是目前集成D/A轉換器中轉換速度較高且使用較多的一種，如8位D/A轉換器DAC0832，就是采用倒 T型電阻網絡。RFVOREVFREF2014/8/616模擬量輸出通道設計中應考慮的問題v D/A轉換的選擇原

37、則 選擇D/A轉換器時， 主要考慮的性能、結構及應用特性。 數字輸入特性：包括接收數字量的編碼形式、數據格式及邏輯電平等; 輸出特性：指D/A轉換器輸出電量特性(電壓還是電流) 鎖存特性及轉換：D/A轉換器對輸入數字量是否具有鎖存功能，將直接影響與CPU的接口設計; D/A轉換器的形式：模擬量輸出通道不論采用何種結構形式， 總是需要解決D/A轉換器與計算機的接口問題，如串口、并 口、八位、16位等; 參考電源：D/A轉換中參考電壓源是唯一影響輸出結果的模擬參量，是D/A轉換接口中的重要電路，對接口電路的工作性能、電路結構都有很大影響;2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一

38、頁64D/A 轉換器的主要技術指標v 轉換速度、建立時間、穩定時間：從輸入的數字量發生突變開始，到輸出電壓進入與穩定值相差±0.5LSB范圍內所需要的時間，稱為建立時間。目前單片集成D/A轉換器（不包括運算放大器）的建立時間最短達到0.1微秒以內。v 溫度系數：在輸入不變的情況下，輸出模擬電壓隨溫度變化產生的變化量。一般用滿刻度輸出條件下溫度每升高1，輸出電壓變化的百分數作為溫度系數。v 電源抑制比：滿量程電壓變化的百分數與電源電壓變化的百分數之比v 線性度：D/A轉換器的實際轉移特性與理想直線之間的最大誤差或偏差2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁63轉換

39、精度表示轉換后所得的實際值和理論值的接近程度，它和分辨率是兩個不同的概念。例如，滿量程時的理論輸出值為 10V ，實際輸出值是在9.99V10.01V之間，其轉換精度為±10mV。對于分辨率很高的D/A轉換器并不一定具有很高的精度2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁62D/A 轉換器的主要技術指標轉換誤差轉換精度、轉換誤差：指輸出模擬電壓的實際值與理想值之差，即最大靜態轉換誤差。（1）造成轉換誤差的主要：參考電壓VREF的波動 比例系數誤差運算放大器的零點漂移失調誤差模擬開關的導通內阻和導通電壓非線性誤差電阻網絡中的電阻值偏差等（2）轉換誤差的表示方法：用最

40、低有效位的倍數表示。如：某個DAC的轉換誤差為1/2LSB，表示輸出模擬電壓與理論值之間的絕對誤差小于等于輸入數字代碼為001時輸出電壓的一半。用輸出電壓滿刻度的百分數表示。如：1（FSR）2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁612014/8/617雙極性電壓輸出0 -5V5V -5VV= R (I + I ) = ( R3 V+ R3 V)Vref=5Vout 23 21R2 out1R1 refV= -( R3 V+ R3 V) = -(2V+ V) Vout1=-2.5V Vout2=0Vout 2R2 out1R1 refout1ref V =-5V V =5

41、Vout1out22014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁68Vout1=0VVout2=-5Vv 單極性電壓輸出時數字量與模擬量之間的關系2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁67數字量模擬量MSBLSB11111111± Vref 25525610000001± Vref 12925610000000± Vref 12825610000011± Vref 13125600000000± Vref 0256單極性輸出v 數字輸入碼與模擬輸出電壓的極性雙極性輸出單極性電壓輸出對于電流輸出型 D/A

42、轉換器中， 要求Iout2 端接地， 在另一端Iout1 加上一級電壓放大器， 就可滿足電壓輸出要求。DAC0832單極性電壓輸出電路2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁66如圖Iout1接至反向輸入端，所以Vout與VREF反向。v 參考電壓源的配置 常用的D/A轉換器大多不帶有參考電壓源，有時為了方便地改變輸出模擬電壓的范圍、極性，需要配置相應的參考電壓源VinVouta簡單的b帶運算放大器的c帶運算放大器的 d帶緩沖放大器的穩壓電路穩壓電路穩壓電路集成電壓源幾種參考電壓源電路a、d較為常用2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁652014

43、/8/6/模數性能轉換器D結電120，送入，以便DAC083118DAC0832v DA片C為083單32位換數器片模為轉單位8數/換器模轉，可以直接與微片機內接有口。片RR內-有2R。構的結型構電的阻T網絡，用以對參考電壓提供的兩條回路分別產生兩個流信號1OU電T 流1信2和OOUU號ITT I 2。OUDDT AC0832采用8位輸入寄存器和D8A位器C 寄存DAC 器寄存二次緩沖方式，這樣可以D在在/AD輸/A下一個待轉換的二送入下出一的個同待時轉，換的二 出的同時提高轉換速度 進以制便數提據高，轉換速度。進每制數據個輸入數據為8位，可以直接與8位微機數據總線相連接，其邏輯電平TT與LT電T平L電相平兼相容兼容2014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁72DAC0832性能DAC0832/AØØ轉換器位D/A 8位 一個8一個Ø 電流輸出方式ØØs穩定時穩間定為時間為1s腳雙Ø立直插式腳封雙裝立直插采式用封20裝 采用Ø、同DA系C列08還DA有C0830、同系列還有 DAC08302014年8月6日9時9分總目錄 章目錄 返回 上一頁 下一頁71幾種常D用A的C及芯主片要及技主術要指技標術和指性標能和性能2014年8月6日9時9分總目錄