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当前位置:首页 > 行业资料 > 能源与动力工程 > 电力系统远动第4讲_数模及模数转换
1数/模转换一概述二数/模转换器原理与主要技术指标三数/模转换器与CPU/总线的连接四典型D/A转换器芯片教学目标:1、掌握D/A基本工作原理2、掌握D/A与CPU的硬件连接3、掌握D/A的编程2008-3-242一、概述z数字量和模拟量数字量:随时间断续变化的量。计算机中的量都是数字量。如:01011010、11000011,。模拟量:随时间连续变化的量。如:电源电压、环境温度、汽车速度、水管中的流量等待。z数/模转换器DAC和模/数转换器ADC将数字量转换为模拟量的器件,DAC或D/A将模拟量转换为数字量的器件,ADC或A/D3z计算机测量控制系统计算机控制对象传感器放大器滤波器A/DD/A放大器执行部件z信号发生器4二、D/A转换器原理与主要技术指标VREF电阻网络+-RFBVo数字量输入模拟开关运算放大器模拟量输出Vo=D×△D=Dn-1•••D1D0B=Dn-1×2n-1+•••+D1×21+D0×20△=2nRVREFRFBD5Vo=-I×RFB=-D=D×△RFB+-VoSn-1Dn-12RIn-1RSn-2Dn-22RIn-2RS1D12RI1RS0D02RI02RVREFII=VREF/R△=2nRVREFRFBVREFRFB2nRD6当数字量为00000000B时,Vo=1×△=0当数字量为00000001B时,Vo=1×△=-0.039V当数字量为10000000B时,Vo=128×△=-5V当数字量为11111111B时,Vo=255×△=-9.96V10R28R例:8位D/A转换器,基准电压VREF=10V,RFB=R输出电压Vo=D×△△=2nRVREFRFB==-0.039V71.分辨率:指D/A转换器所能产生的最小模拟增量,常用用D/A转换器的位数表示。如:8位D/A转换器的分辨率为8位,10位D/A转换器的分辨率为10位。2.转换准确度:指模拟输出实际值与理想值(根据D/A输入推出)之间的偏差。常用最低位LSB的几分之几表示。例:若某n位D/A转换器的准确度为1/2LSB,3.建立时间:指从数字输入端发生变化(如从全“0”变为全“1”)到模拟输出达到稳定(即终值±1/2LSB)所需的时间。一般为几十ns到几个μs例:DAC0832为1μs4.转换速率:指大信号工作状态下,模拟输出电压的最大变化速度,单位V/μs。建立时间越大,转换速率越低。D/A转换器的主要技术指标85.线性误差:理想情况下DAC的转换特性应该是线性的,但实际上输出特性并非是线性的。将实际转换特性偏离理想转换特性的最大值称为线性误差。数字输入量模拟输出量实际满量程标称满量程000000001001010010011011100100101101110110111111实际特性理想特性线性误差9D/A转换器及其与微机系统的连接1.D/A转换器的分类2.D/A转换器与微机系统的连接3.D/A转换器的输出101.D/A转换器的分类z按数字量输入方式分并行输入DAC、串行输入DACz按模拟量输出方式分电压型输出DAC、电流型输出DACz按性能特点分:按分辨率:8位、10位、12位、14位、16位······按建立时间:低速、中速、高速和超高速型(100μs、1~100μs、50ns~100μs、50ns)按转换精度:高精度、超高精度11z按内部是否有数据输入锁存器分不带数据输入锁存器数据线VREF基准电压电阻网络+-RFBVo模拟开关数字输入量模拟输出量锁存器带数据输入锁存器12不带数据输入寄存器的DAC带数据输入寄存器的DAC位数大于微机系统数据总线位数的DAC2.D/A转换器与微机系统的连接13PC总线数据线IOW地址译码地址线00不带数据输入寄存器DAC模拟量输出锁存器≥1不带数据输入寄存器的DAC:需增加锁存器方能与总线相连PC总线数据线IOW地址译码地址线00带数据输入寄存器DAC模拟量输出≥1带数据输入寄存器的DAC:可直接与总线相连14位数大于微机系统数据总线位数的DAC例:12位的数据在8位数据线上分两次输出PC总线IOW地址译码地址线port_Lport_H数据线D7~D012位D/A转换器Vo低8位锁存0000低8位高4位D3~D0≥1≥1高4位锁存低8位锁存MOVAL,data1_L;23HOUTport_L,ALMOVAL,data1_H;01HOUTport_H,AL153.D/A转换器的输出D/A转换器的输出分为电流输出型和电压输出型数字量输入D/AIo电流数字量输入D/AVo电压反相输出数字量输入D/A+-RFBVoiVo=-iRFB16WR18位输入寄存器8位DAC寄存器8位D/A转换器VREFIOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7~DI0CSWR2XFERILELE1LE2IOUT1&&&Vcc+5V~+15VVREF-10V~+10VRFB反馈电阻引出端AGND模拟信号地DGND数字信号地DI7~DI0:数字输入其中:DI0为最低位DI7为最高位四、典型D/A转换DAC0832芯片8位并行、、中速(建立时间1us)、电流型、低廉(10~20(10~20元元))178位DAC寄存器8位D/A转换器VREFIOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7~DI0LE2IOUT1LE1CSWR1WR2XFERILE&&&8位输入寄存器RFB0011ILE输入锁存信号,高电平有效;CS片选信号,低电平有效WR1写信号1,低电平有效当ILE、CS、WR1同时有效时,LE1=1,输入寄存器的输出随输入而变化。WR1,LE1将输入数据锁存到输入寄存器18XFER转移控制信号,低电平有效;WR2写信号2,低电平有效。当XFER、WR2同时有效时,LE2=1,DAC寄存器输出随输入而变化;WR2,LE2将输入数据锁存到DAC寄存器,数据进入D/A转换器,开始D/A转换VREF8位DAC寄存器8位D/A转换器IOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7~DI0LE2IOUT1LE1CSWR1WR2XFERILE&&&8位输入寄存器RFB001198位DAC寄存器8位D/A转换器VREFIOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7~DI0LEIOUT1LECSWR1WR2XFERILE&&&8位输入寄存器IOUT1模拟电流输出端1当输入数字为全”1”时,输出电流最大,约为:全”0”时,输出电流为0IOUT2模拟电流输出端2IOUT1+IOUT2=常数255VREF256RFBRFB202.DAC0832与微机系统的连接1)单缓冲工作方式一个寄存器工作于直通状态,另一个工作于受控锁存器状态。在不要求多相D/A同时输出时,可以采用单缓冲方式,此时只需一次写操作,就开始转换,可以提高D/A的数据吞吐量。2)双缓冲工作方式两个寄存器均工作于受控锁存器状态。当要求多个模拟量同时输出时,可采用双重缓冲方式。21转换一个数据的程序段:MOVAL,data;取数字量MOVDX,portOUTDX,ALD/A转换IOUT2DI7~DI0LEIOUT1LECSWR1ILE&WR2XFER&输入寄存RFB-+VoIOWA9~A0D7~D0+5VPC总线port地址译码DAC寄存22当要求多个模拟量同时输出时,可采用双重缓冲方式。思考:相应的程序如何编写?地址译码port1XFERWR2CSWR1ILE+D/A转换DI7~DI0V01port2XFERWR2CSWR1ILE+D/A转换DI7~DI0V02port3DAC0832DAC0832D7~D0A9~A0IOWPC总线+5v+5v23codeSEGMENTASSUMECS:code,DS:codedatav1DB11h,12h,13h,14h,15h,16h,17h,18h,19h,1Ahdatav2DB21h,22h,23h,24h,25h,26h,27h,28h,29h,2Ahstart:MOVAX,codeMOVDS,AXLEASI,data_v1LEABX,data_v2MOVCX,10next:MOVAL,[SI];取V1的数据OUTport1,AL;打开第一片0832第一级锁存MOVAL,[BX];取V2的数据OUTport2,AL;打开第二片0832第一级锁存OUTport3,AL;打开两片0832的第二级锁存INCSIINCBXLOOPnextMOVAH,4CHINT21HcodeENDSENDstart编程:利用上图,将datav1和datav2处的两组数据,一一对应转换成模拟量同时输出。24例利用上例连线图,编程输出一锯齿波。tVo4V0V25Vo=-IOUT1×RFB=-256D×VREF当Vo=4V,VREF=-5V时:D=205=0CDH数据线WR1IOWDI0~DI7D0~D7+5VILE+-VoIOUT1IOUT2RFBWR2DGNDCS地址译码A0~A9XFERVREF-5Vport1port226codeSEGMENTASSUMECS:codestart:MOVCX,8000H;波形个数MOVAL,0;锯齿谷值next:MOVDX,port1;打开第一级锁存OUTDX,ALMOVDX,port2;打开第二级锁存OUTDX,ALCALLdelay;控制锯齿波的周期INCAL;修改输出值CMPAL,0CEH;比较是否到锯齿峰值JNZnext;未到跳转MOVAL,0;重置锯齿谷值LOOPnext;输出个数未到跳转MOVAH,4CH;返回DOSINT21H;子程delay(略)codeENDSENDstartVo4V0VCDH274V0VVot实际输出的波形图tVo4V0V理想波形28IOUT2DI7~DI0IOUT1CSWR1ILEWR2XFERRFB-+VoIOWA4A5A6D7~D0+5VPC总线AnY0BnY1CnY2nY3G1nY4nG2AnY5nG2BnY6nY7+5V74LS138DAC08321模/数转换(数据采集系统)一概述二模/数转换器三采样保持器和多路模拟开关教学目标:1、掌握ADC的基本概念2、掌握A/D与CPU/总线的硬件连接3、掌握A/D的编程4、掌握数据采集系统的设计方法2008-3-242一概述z数字量和模拟量数字量:随时间断续变化的量。计算机中的量都是数字量。如:01011010、11000011,。模拟量:随时间连续变化的量。如:电源电压、环境温度、汽车速度、水管中的流量等待。z数/模转换器DAC和模/数转换器ADC将数字量转换为模拟量的器件,DAC或D/A将模拟量转换为数字量的器件,ADC或A/D3z计算机测量控制系统计算机控制对象传感器放大器滤波器A/DD/A放大器执行部件计算机多路开关传感器1放大器1滤波器1模拟量1采样保持A/D传感器n放大器n滤波器n模拟量nz数据采集系统与本课程相关部分4二模/数转换器一、A/D转换器的基本原理二、A/D转换器的技术指标三、A/D转换器及其连接四、ADC08095一、A/D转换器的基本原理模拟输入量数字输出量0000010100110000010100111v2v3v4v5v6v7vA/D转换器模拟输入量数字输出量在ADC中,模拟量和数字量之间不是一一对应的关系量化6工作原理特点计数式结构简单、原理清楚转换速度慢、精度低,实际少用双积分式精度高、转换速度慢、抗干扰性能好逐次逼近式转换速度较快、精度较高实际常用、抗干扰性能不如积分式高速并行式转换速度快,价格高A/D转换器分类7逐次逼近式A/D转换•逐次逼近式A/D转换是用得最多的一种方法。•组成:D/A转换器、比较器、控制逻辑,逐次逼近寄存器.-+D/A转换器缓冲输出寄存器控制电路逐次逼近寄存器VO启动信号CLK转换信号D7D6D2D3D4D5D0D1比较器模拟输入数字输出Vi81.分辨率:指A/D转换器所能分辨的最小模拟输入量,通常用A/D的位数表示。如:8位A/D的分辨率为8位,10位A/D的分辨率为10位2.转换精度:指实际输入的模拟值与理论输入的模拟值(根据A/D输出推算)之间的偏差。
本文标题:电力系统远动第4讲_数模及模数转换
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