AD转换器及其接口技术.ppt

2.2 A/D转换器及其接口技术定义：A/D转换器是将模拟电压或电流转换成数字量的器件或装置。常用常用A/D转换方式：转换方式： 1 1逐次逼近式逐次逼近式A/DA/D 2 2双斜积分式双斜积分式A/DA/D 3 3电压电压/ /频率式频率式A/DA/D：简称：简称V/FV/F转换器，是把模拟电转换器，是把模拟电压信号转换成频率信号的器件。压信号转换成频率信号的器件。逐次逼近型：转换时间短，抗扰性差（电压比较） ADC0809（8位），AD574（12位）。 双斜积分型：转换时间长，抗扰性好（积分） MC14433（11位），ICL7135（14位）。 V/F转换器：转换时间长，具有输出连续跟踪输入,线性度好的特点, 抗扰性好（开关量输入）。LM331 ，AD652。 A/D转换器的主要技术指标：转换器的主要技术指标： 转换时间：积分型：毫秒级；逐次比较：微秒级； 全并行：纳秒级。 分辨率： LSB（最低有效位）满量程的1/2n 线性误差： 量程： 对基准电源的要求：2.2.1 A/D转换器转换器 逐次比较式逐次比较式A/DA/D转换器组成及原理转换器组成及原理一个n位A/D转换器是由n位寄存器、n位D/A转换器、运算比较器、控制逻辑电路、输出锁存器等五部分组成。（介绍转换原理） 反 馈 电 压D / A转 换 器VIN比 较 器控 制 时 序 和逻 辑 电 路逐 位 逼 近 寄存 器 (SAR)数 字 量输 出锁 存 器启 动CLK模 拟 量输 入VOVCD0图图 2-9 逐逐 位位 逼逼 近近 式式 A/D转转 换换 原原 理理 图图 D1D2D3 一个 n 位A/D转换器的模数转换表达式是 式中 n n位A/D转换器； VR+、VR- 基准电压源的正、负输入； VIN要转换的输入模拟量； B转换后的输出数字量。 即当基准电压源确定之后，n位A/D转换器的输出数字量B与要转换的输入模拟量VIN呈正比。nRRRVVVVB2IN 例题：一个8位A/D转换器，设VR+ = 5.02 V， VR = 0 V，计算当VIN分别为0 V、2.5 V、5 V时所对应的转换数字量。 解：把已知数代入公式 0 V、2.5 V、5 V时所对应的转换数字量分别为00H、80H、FFH。 此种A/D转换器的常用品种有普通型8位单路ADC0801ADC0805、8位8路ADC0808/0809、8位16路ADC0816/0817等，混合集成高速型12位单路AD574A、ADC803等。82002. 502ININVVVVVBnRRR1、8位位A/D转换器转换器ADC0809 带8通道模拟开关的8位逐次逼近A/D转换器 开关树与256R T型电阻网络合起来为DAC。SAR逐次逼近寄存器。 主要技术指标：主要技术指标：转换时间：100引脚及功能引脚及功能Vin0-Vin7：8个模拟量输入端；START：启动A/D转换信号，下降沿 开始A/D转换；EOC：转换结束信号，当A/D转换结束后，发出一个正脉冲，表示A/D转换结束。用作A/D转换结束的检测信号；OE：输出允许信号，高电平有效。此信号有效，允许从A/D转换器的锁存器中读取数字量；CLOCK：时钟输入，Vcc:电源，GND:地 8通道模拟开关及通道选择通道模拟开关及通道选择 地址锁存信号地址锁存信号 VIN1 100VIN0000通道ABCVIN7 111转换时序转换时序 时序解释：1-41地址锁存2启动A/D转换3转换结束4读取转换结果2、12位位A/D转换器转换器AD547A （AD1674） AD574A是一种高性能的12位逐位逼近式A/D转换器 分辨率为1/212 = 0.024% 转换时间为25s,适合于在高精度快速采样系统中使用 误差1/2LSB，单极性或双极性输入，量程10V或20V。 内部有时钟脉冲源和基准电压源，AD1674有S/H。 内部结构大体与ADC0809类似，由12位A/D转换器、控制逻辑、三态输出锁存缓冲器与10V基准电压源构成，可以直接与主机数据总线连接，但只能输入一路模拟量。 AD574A也采用28脚双立直插式封装。各引脚功能如下：各引脚功能如下：Vcc（7）：工作电源正端，+12 VDC或+15 VDC。V EE （11) ：工作电源负端，12 VDC或15 VDC。V L （1) ：逻辑电源端，+5 VDC。虽然使用的工作电源为12VDC或15 VDC， 但数字量输出及控制信号的逻辑 电平仍可直接与TTL兼容。DGND （15) ，AGND （9) ：数字地，模拟地。VREF OUT （8) ：基准电压源输出端，芯片内部基准电压源为+10.00 V1。VREF IN （10) ：基准电压源输入端， +10 VDC。如果VREF OUT通过电阻接至VREF IN ，则可用来调量程。 ：转换结束信号，高电平表示正在转换，低电平表示已转换完毕。 DB0-DB11：12位输出数据线，三态输出锁存，可与主机数据线直接相连。 CE：片能用信号，输入，高电平有效。 ：片选信号，输入，低电平有效。 R/ ：读/转换信号，输入，高电平为读A/D转换数据，低电平为起动A/D转换。 12/ ：数据输出方式选择信号，输入，高电平时输出12位数据，低电平时与A0信号配合输出高8位或低4位数据。12/ 不能用TTL电平控制，必须直接接至+5V(引脚1)或数字地(引脚15)。STSCSC88A0：字节信号，在转换状态，A0为低电平可使AD574A产生12位转换，A0为高电平可使AD574A产生8位转换。在读数状态，如果12/ 为低电平，A0为低电平时，则输出高8位数，而A0为高电平时，则输出低4位数；如果12/ 为高电平，则A0的状态不起作用。 10VIN，20VIN，BIP OFF：模拟电压信号输入端。单极性应用时，将BIP OFF接0 V，双极性时接10 V。量程可以是10 V，也可以是20 V。输入信号在10 V范围内变化时，将输入信号接至10 VIN；在20V范围内变化时，接至20VIN。88单、双极性应用 单极性：BIP OFF接0V ；双极性：BIP OFF接10V。调零方法：满量程调整方法：调零满度转换结果输出： 引脚12/ =1：D11-D0并行输出； 引脚12/ =0：D的高8位D11-D4与低4位D3-D0分时输出； 控制逻辑 无操作XXX1X无操作XXXX0输出低4位数字10101输出高8位数字00101输出12位数字X1101启动8位转换10001启动12位转换0X001操作功能A012/R/CE88CSC8转换时序1启动A/D转换2 A/D转换开始3A/D转换结束转换时序：读时序4读取转换结果5 转换结束2.2.2 A/D转换器接口技术A/D转换器接口技术要考虑如下问题：1、模拟量输入信号的连接（1）输入电压要求，单极性或双极性；（2）多通道处理：采用带有多路开关的A/D转换器，如ADC0809；采用单通道A/D芯片，在模拟量输入端加接多路开关；2、数据输出与系统总线的连接： 1. ADC0809与与8255A接口接口 8255A的A口工作方式0。 A口为数据输入端 C口上半部分为输入，下半部分为输出。 PC0-PC2 通道地址ABC PC3 ALE和START：地址锁存，启动转换 PC7 EOC和OE ：检测转换结束，输出使能 8255A系统地址2C0H2C3H。补充： 8255 工作方式；8255编程选择控制字，C口置位/复位控制字。ADC0809PROC NEAR MOV CX,8 ; 循环次数 CLD ; DI自动增量 MOV BL,00H ; 模拟通道地址 LEA DI,DATABUF ; 字串存储地址 NEXTA: MOV DX,02C2H ; C口MOV AL,BL OUT DX,AL ;通道号INC DX ;控制口MOV AL,00000111B；ALE上升沿锁存地址 ，PC3=1，(置位复位控制字D7=0)OUT DX,AL NOP NOP NOP MOV AL,00000110B；PC3=0,START下降沿启动A/D转换OUT DX,AL DEC DX ；C口NOSC:IN AL, DX; 检测转换结束信号 TEST AL,80H JNZ NOSC; EOC=1, 则等待，检测EOC下降沿 NOEOC: IN AL, DX; TEST AL,80H JZ NOSC; EOC=0, 则等待，检测EOC上升沿，转换结束 MOV DX,02C0H; A口，读转换结果 IN AL,DX STOS DATABUF; 保存结果 INC BL; 修改模拟通道地址 LOOP NEXTA；CX-1=0?RET ADC0809 ENDP2. AD574与与8255A接口接口 AD574的12/ 接5V，A0接地，工作于12位转换和读出方式。 8255A的A口、B口工作方式0，数据输入端 C口上半部分为输入，下半部分为输出。 PC0-PC2 R/ ， ，CE PC7 STS，检测转换结束 8255A系统地址2C0H2C3H。 CCS8MOV DX,02C2H ; 令令CS,R/C为低电平为低电平,CE=0 MOV AL,00H OUT DX,AL ; C口输出口输出NOP NOP MOV AL,04H ; 令令CE=1, 启动转换启动转换 OUT DX,AL NOP NOP MOV AL,03H; 令令CE=0, CS, R/C1, 启动完毕启动完毕 OUT DX,AL POLLING:IN AL,DX ; C口口, 查询查询STS状态状态 TEST AL,80H JNZ POLLING; STS=1 则等待则等待, 检测下降沿（转换检测下降沿（转换结束）结束） MOV AL,01H ; 令令CS0, R/C1, 准备读准备读OUT DX,AL NOP MOV AL,05H ; 令令CE=1,允许读出允许读出 OUT DX,AL MOV DX,02C0H IN AL,DX ; A口，读高口，读高4位位DB11-DB8AND AL, 0FH MOV BH,AL ; 存高存高4位位 INC DX IN AL,DX ; B口，读低口，读低8位位DB7-DB0 MOV BL,AL INC DX ；C口口MOV AL,03H ; 使使CE=0，CS1, R/C1OUT DX,AL ; 结束读出操作结束读出操作