多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集與轉(zhuǎn)換課件.ppt

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1、概述將模擬電量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，使輸出的數(shù)字量與輸入的模擬電量成正比。Digital-AnalogConverter，簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC。Analog-DigitalConverter，簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC。將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電量(電壓或電流)，使輸出的模擬電量與輸入的數(shù)字量成正比。數(shù)模轉(zhuǎn)換：實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換的電路稱數(shù)模轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換：實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路稱模數(shù)轉(zhuǎn)換器。傳感器(溫度、壓力、流量等模擬量）A/D計算機（數(shù)字量）顯示器D/A執(zhí)行部件（模擬量控制）打印機ADC和DAC是溝通模擬電路和數(shù)字電路的橋梁，也可稱之為兩者之間的接口.ADC和DAC的應(yīng)用

2、：壓力,溫度,流量,液位等通過傳感器轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電壓或電流的模擬信號由DAC轉(zhuǎn)換成模擬量信號的電壓和或電流數(shù)字計算機工業(yè)控制系統(tǒng)示意圖由計算機依次選通，進入ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號經(jīng)過計算機數(shù)據(jù)處理，輸出為數(shù)字量計算機選擇某一執(zhí)行機構(gòu)，去調(diào)節(jié)控制對象。D/A轉(zhuǎn)換器實質(zhì)上是一個譯碼器（解碼器）。一般常用的線性D/A轉(zhuǎn)換器，其輸出模擬電壓uO和輸入數(shù)字量Dn之間成正比關(guān)系。UREF為參考電壓。一、D/A轉(zhuǎn)換器的基本工作原理單元1數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器是將輸入的二進制數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，以電壓或電流的形式輸出。uO＝DnUREF將輸入的每一位二進制代碼按其權(quán)值大

3、小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將代表各位的模擬量相加，則所得的總模擬量就與數(shù)字量成正比，這樣便實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。即：D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電壓uO，等于代碼為1的各位所對應(yīng)的各分模擬電壓之和。D/A轉(zhuǎn)換器一般由數(shù)碼緩沖寄存器、模擬電子開關(guān)、參考電壓、解碼網(wǎng)絡(luò)和求和電路等組成。數(shù)碼緩沖寄存器n位數(shù)控模擬開關(guān)解碼網(wǎng)絡(luò)n位數(shù)字量輸入模擬量輸出求和電路參考電壓n位D/A轉(zhuǎn)換器方框圖數(shù)字量以串行或并行方式輸入，并存儲在數(shù)碼緩沖寄存器中；寄存器輸出的每位數(shù)碼驅(qū)動對應(yīng)數(shù)位上的電子開關(guān)，將在解碼網(wǎng)絡(luò)中獲得的相應(yīng)數(shù)位權(quán)值送入求和電路；求和電路將各位權(quán)值相加，便得到與數(shù)字

4、量對應(yīng)的模擬量。1.權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC原理圖二、D/A轉(zhuǎn)換器的主要電路形式權(quán)電阻雙向模擬開關(guān)數(shù)字量輸入模擬量輸出權(quán)電阻的排列順序和權(quán)值的排列順序相反。運算放大器集成運算放大器，作為求和權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)的緩沖，并將電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC的原理分析開關(guān)Si的位置受數(shù)據(jù)鎖存器輸出的數(shù)碼di控制：當(dāng)di=1時，Si將對應(yīng)的權(quán)電阻接到參考電壓UREF上；當(dāng)di=0時，Si將對應(yīng)的權(quán)電阻接地。虛短虛斷運算放大器總的輸入電流為運算放大器輸出電壓為令RF=R/2，則即：輸出的模擬電壓uO正比于輸入的數(shù)字量Dn，從而實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。

5、因而uO的變化范圍是當(dāng)Dn=Dn-1…D0=0時，uO=0；當(dāng)Dn=Dn-1…D0=11…1時，。權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的特點①優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，電阻元件數(shù)較少；②缺點：阻值相差較大，制造工藝復(fù)雜。2.倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)字量輸入模擬量輸出電阻解碼網(wǎng)絡(luò)中，電阻只有R和2R兩種，并構(gòu)成倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)di=1時，相應(yīng)的開關(guān)Si接到求和點；當(dāng)di=0時，相應(yīng)的開關(guān)Si接地。但由于虛短，求和點和地相連，所以不論開關(guān)如何轉(zhuǎn)向，電阻2R總是與地相連。這樣，倒T型網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點向上看和向右看的等效電阻都是2R，整個網(wǎng)絡(luò)的等效輸入電阻為R。求和點倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D

6、/A轉(zhuǎn)換器原理圖參考電壓UREF供出的總電流為：分流：流入求和點的各支路電流為：流入求和點的電流為：虛斷，運算放大器的輸出電壓為：倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的特點：①優(yōu)點：電阻種類少，只有R和2R，提高了制造精度；而且支路電流流入求和點不存在時間差，提高了轉(zhuǎn)換速度。②應(yīng)用：它是目前集成D/A轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換速度較高且使用較多的一種，如8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832，就是采用倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)。令RF=R，則即：輸出的模擬電壓uO正比于輸入的數(shù)字量Dn，從而實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。分辨率用于表征D/A轉(zhuǎn)換器對輸入微小量變化的敏感程度。分辨率分辨率越高，轉(zhuǎn)換時對

7、輸入量的微小變化的反應(yīng)越靈敏。而分辨率與輸入數(shù)字量的位數(shù)有關(guān)，n越大，分辨率越高。1.分辨率三、D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)①D/A轉(zhuǎn)換器模擬輸出電壓可能被分離的等級數(shù)－－可用輸入數(shù)字量的位數(shù)n表示D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率；②可用D/A轉(zhuǎn)換器的最小輸出電壓與最大輸出電壓之比來表示分辨率。轉(zhuǎn)換特性D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換特性，是指其輸出模擬量和輸入數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。圖示是輸入為3位二進制數(shù)時的D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換特性。理想的D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換特性，應(yīng)是輸出模擬量與輸入數(shù)字量成正比。即：輸出模擬電壓uo=Ku×D或輸出模擬電流io=Ki×D。其中Ku或Ki為電壓或電流轉(zhuǎn)

8、換比例系數(shù)，D為輸入二進制數(shù)所代表的十進制數(shù)。如果輸入為n位二進制