《计算机控制技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 模拟量输出通道

第二章模拟量输出通 本章要点 ·1.模拟量輪出通道的结构组成与模板通用性; ·2.8位D/A转换DAC0832的原理组成及其接口电路 °3.12位D/A转换器DAC1210的原理组成及其接口电路 4.DA转换器的輪出方式及其翰出电路

第二章 模拟量输出通道 本章要点 • 1.模拟量输出通道的结构组成与模板通用性； • 2.8位D/A转换器DAC0832的原理组成及其接口电路 • 3. 12位D/A转换器DAC1210的原理组成及其接口电路 • 4. D/A转换器的输出方式及其输出电路

本章主要内容 田引言 田2.1D/A转换器 田2.2接口电路 圃2.3输出方式 曲2.4D/A转换模板 田本章小结 田思考题

本章主要内容  引 言  2.1 D/A转换器  2.2 接口电路  2.3 输出方式  2.4 D/A转换模板  本章小结  思考题

模拟量输出通道的任务-把计算机处理后的数字量信号转 换成模拟量电压或电流信号,去驱动相应的执行器,从 而达到控制的目的; 令模拟量输岀通道(称为D/A通道或AO通道)构成-一般是 由接口电路、数/模转换器(简称D/A或DAC和电压/电流 变换器等; 令模拟量输出通道基本构成-多D/A结构(图2-1(a))和共 享D/A结构(图中2-1(b)) 网國网

引 言 ❖ 模拟量输出通道的任务--把计算机处理后的数字量信号转 换成模拟量电压或电流信号，去驱动相应的执行器，从 而达到控制的目的; ❖ 模拟量输出通道(称为D/A通道或AO通道)构成--一般是 由接口电路、数/模转换器(简称D/A或DAC)和电压/电流 变换器等; ❖ 模拟量输出通道基本构成--多D/A结构（图2-1(a)）和共 享D/A结构（图中2-1(b)）

DIA V/ 通道1 PC 总<一 线 接口电路 DIA V/I 通道n 图3-1(a)多D/A结构 特点:1、一路输出通道使用一个DA转换器 2、D/A转换器芯片內部一般都带有数据锁存器 3、D/A转换器具有数字信号转換模拟信号、信号保持作用 4、结构简单,转換速度快,工作可靠,精度较高、通道独立 5、缺点是所需DA转换器芯片较多 网國网

图 3-1 接 口 电 路 通道 1 D/A 通道 n D/A V/I V/I (a) 多D/A结构 PC 总 线 特点：1、一路输出通道使用一个D/A转换器 2、 D/A转换器芯片内部一般都带有数据锁存器 3、 D/A转换器具有数字信号转换模拟信号、信号保持作用 4、 结构简单，转换速度快，工作可靠，精度较高、通道独立 5、 缺点是所需D/A转换器芯片较多

采样保持器-Ⅵ一通道 接 PC 总线 E>D/A 电 多路开关 路 一采样保持器|-Vn 通道n 图3-1(b)共享D/A结构 特点:1、多路输出通道共用一个DA转换器 路通道都配有一个采样保持放大器 3、D/A转换器只起数字到模拟信号的转换作用 4、采样保持器实现模拟信号保持功能 5、节省DA转换器,但电路复杂,精度差,可靠低、占用主 机时间 网國网

接 口 电 路 通道1 通道n D/A V/I V/I 多 路 开 关 采样保持器 采样保持器 （b）共享D/A结构 PC 总 线 图 3-1 特点：1、多路输出通道共用一个D/A转换器 2、每一路通道都配有一个采样保持放大器 3、 D/A转换器只起数字到模拟信号的转换作用 4、采样保持器实现模拟信号保持功能 5、节省D/A转换器，但电路复杂，精度差，可靠低、占用主 机时间

2.1D/A转换器 主要内容 盒2.1.1工作原理与性能指标理 2.1.28位DAC0832芯片 众2.1.312位DAC1210芯片 网國网

2.1 D/A转换器 主要内容 ۩ 2.1.1 工作原理与性能指标理 ۩ 2.1.2 8位DAC0832芯片 ۩ 2.1.3 12位DAC1210芯片

2.1.1工作原理与性能指标 主要知识点 >1、D/A转换器工作原理 >2.D/A转换器的性能指标 网國网

2.1.1 工作原理与性能指标 主要知识点 ➢1、D/A转换器工作原理 ➢2．D/A转换器的性能指标

1、D/A转换器工作原理 现以4位D/A转换器为例说明其工作原理,如图2-2所示。 数字量输入 IRfb reb OUT OUT 位切换 运算放大器 开关! BS P BS2 BS 2R 2R 2R 2R 2R 基准 电压 R R REF R-2R电阻网络 链接动画 网國网

1、D/A转换器工作原理 + A - 数字量输入 VOUT 基准 电压 开 关 位切换 R R 2R 2R 2R 2R 2R VREF Rfb BS3 BS2 BS1 BS0 D1 R--2R电阻网络 图 3-2 D/A 转 换 器 原 理 框 图 R D3 D2 D0 运算放大器 I3 I2 I1 I0 1 0 1 0 1 0 1 0 IOUT IRfb 现以 4 位 D/A 转换器为例说明其工作原理，如图 2-2 所示。 链接动画

假设D3、D2、D1、D0全为1,则BS3、BS2、BS1、BS0全 部与“1”端相连。根据电流定律,有: REF x-REF =22×REE 2R 24R 2 24R 2 REF REF 2 24R 24R 由于开关BS3~BS0的状态是受要转换的二进制数D3、D2、 D1、D0控制的,并不一定全是“1”。因此,可以得到通式: our=D3×l3+D2×2+D1×1+D×0 ur=(D3×23+D2×2+D1×2+Dx20、N 24R 网國网

假设D3、D2、D1、D0全为1，则BS3、BS2、BS1、BS0全 部与“1”端相连。根据电流定律，有： R I V I 4 3 2 REF 2 2 2 2 = =  R I V I 4 2 1 REF 1 2 2 2 = =  R V R V I 4 REF 3 REF 3 2 2 2 = =  由于开关 BS3 ~ BS0 的状态是受要转换的二进制数 D3、D2、 D1、D0 控制的，并不一定全是“1”。因此，可以得到通式： OUT 3 3 2 2 1 1 0 0 I = D  I + D  I + D  I + D  I R V I D D D D 4 0 REF 0 1 1 2 2 3 OUT 3 2 = (  2 +  2 +  2 +  2 )

考虑到放大器反相端为虚地,故: Rib OUT 选取Rb=R,可以得到: V0r=xR=-(D3×2+D2×2+D×2+D×2)x 对于n位DA转换器,它的输出电压vur与输入二避制数 B(Dn1~D)的关系式可写成 ur=(Dn1×2+D2×22+…+D×2+D×2)×2s1=-B× 令结论:由上述推导可见,输出电压除了与输入的二进制数有关 还与运算放大器的反馈电阻R以及基准电压V有关。 网國网

考虑到放大器反相端为虚地，故： Rfb OUT I = −I 选取 Rfb = R ，可以得到： 4 0 REF 0 1 1 2 2 3 OUT RF 3 2 ( 2 2 2 2 ) V V = I  Rf = − D  + D  + D  + D   对于 n 位 D/A 转换器，它的输出电压V OUT与输入二进制数 B( Dn-1~ D0 ) 的关系式可写成： n n n n n V V D D D D 2 ( 2 2 2 2 ) 0 REF 0 1 1 2 2 1 OUT 1 = −  +  +  +  +   − − − − n V B 2 REF = −  ❖ 结论：由上述推导可见，输出电压除了与输入的二进制数有关， 还与运算放大器的反馈电阻 Rfb以及基准电压VREF有关