AD DA转换器
ad转换器和da转换器
电流输出型DA转换原理
总电流
•转换电流
分支电流
……
•I01转换电流与“逻辑开关”为1的各支路电流的总和成正比 ，即与D0～D7口输入的二进制数成正比。
•DAC0832
•反馈电 阻 •外接放大器
转换电压
•即，转换电压正比于待转换的二进制数和参考电压
DAC的性能指标： 1、分辨率 通常将DAC能够转换的二进制的位数称为分辨率。 位数越多分辨率也越高，一般为8位、10位、12位、16位等
•参考程序如下：
INIT1： SETB IT1
；选择外部中断1为跳沿触发方式
SETB EA
；总中断允许
SETB EX1 ；允许外部中断1中断
MOV DPTR，#7FF8H ；端口地址送DPTR
MOV A，#00H
MOVX @DPTR，A；启动ADC0809对IN0通道转换
………
；完成其他的工作
•电路分析
➢ 由P2.0形成高8位地址（0xfe），与WR信号合成START/ALE正脉冲启动 ADC，与RD信号合成OE正脉冲输出转换数据；
➢ 启动IN0～IN7通道AD转换的命令的地址为：0xfef8，……，0xfeff。
➢ 读取AD结果的命令的地址为：任何高8位为0xfe的地址均可。
•电路分析
DAC2第1级地址： 1111 1101 …（0xfdff） DAC1和2第二级地址：1110 1111 …（0xefff）
例3参考程序
•语句DAOUT = num的作用只是启动DAC寄存器，传输什么数据都没关 系。
例3 运行效果 （多路D/A同步输出 ）
•11.2 AT89S51与ADC的接口
第8章DA与AD转换电路
10 28
7
Di
i0
2i
当输入的数字量在全0和全1之间变化时，输出模拟电压的 变化范围为0～9.96V。
8.3 A/D转换器
一、A/D转换器的基本原理
四个步骤：采样、保持、量化、编码。
模拟电子开关S在采样脉冲CPS的控制下重复接通、断开 的过程。S接通时，ui(t)对C充电，为采样过程；S断开时，C
I0
VREF 8R
I1
VREF 4R
I2
VREF 2R
I3
VREF R
i I0d0 I1d1 I2d2 I3d3
VREF 8R
d0
VREF 4R
d1
VREF 2R
d2
VREF R
d3
VREF 23 R
(d3
23
d2
22
d1
21
d0
20)
uo
RFiF
R i 2
VREF 24
(d3 23
可推得n位倒T形权电流D/A转换器的输出电压
vO
VREF R1
Rf 2n
n1
Di
2i
i0
❖ 该电路特点为，基准电流仅与基准电压VREF和电 阻R1有关，而与BJT、R、2R电阻无关。这样，电 路降低了对BJT参数及R、2R取值的要求，对于集
成化十分有利。
❖ 由于在这种权电流D/A转换器中采用了高速电子 开关，电路还具有较高的转换速度。采用这种权 电流型D/A转换电路生产的单片集成D/A转换器有 AD1408、DAC0806、DAC0808等。这些器件都采用 双极型工艺制作，工作速度较高。
三、D/A转换器的主要技术指标
1.转换精度 D/A转换器的转换精度通常用分辨率和转换误差来描述。 （1）分辨率——D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。 N位D/A转换器的分辨率可表示为 1
第九章 DA、AD转换器及其与CPU的接口
第九章 D/A、A/D转换器
9.3 A/D转换器芯片
1、采样过程：将时间上连续变化的模拟量转变为时间上断续变化的模拟量。 采样频率f0大于等于输入信号最高频率fm的2倍。 2、保持过程：将采样得到的模拟量的值保持下来。为保证采样精确度，要求 在A/D转换期间，保持输入模拟量的信号不变。 3、量化过程：以一定的量化单位，把离散的模拟信号转化为离散的阶跃量的
二、D/A的主要技术指标
第九章 D/A、A/D转换器
分辨率:
• 是指最小输出电压（ 对应的输入二进制数为1 ）与最大
输出电压(对应的输入二进制数的所有位全为1)之比。
分辨率=1/（2n-1） 例如十位数模转换器的分辨率为： 2110-1≈0.001
• 可用输入数字量的位数来表示，如8位、10位等。
二、应用举例
第九章 D/A、A/D转换器
例1 对模拟通道IN0进行A/D转换，采样一个点。
采用查询方式的程序如下：
OUT 50H，AL ；选通IN0，
；启动A/D转换
NOP；避开刚开始的EOC状态
W：IN AL，40H ；输入EOC标志
TEST AL，01H
JZ W
；未结束，返回等待
IN AL，48H ；结束，
第九章 D/A、A/D转换器
9.3.1 A/D工作原理
原理：类似天平称重量时的尝试法，逐步用砝码的 累积重量去逼近被称物。
逐次变换
寄存…器SAR …
时序及控制逻辑
Vi
+
┇
D/A
VC
比较器
-
} ┇
数字量输出
9.3.2 A/D的技术指标
分辨率 量化误差 转换速度 精度
9.3.3 ADC0809 一、原理框图
第10章 AD与DA转换器接口
2. DAC0832 的引脚定义 DI0~DI7: 数字量输入。 ILE: 输入锁存允许。
CS : 片选。
WR1 : 写信号1 WR 2 : 写信号2 XFER 2 : 传递控制
控制第一级缓
冲器的锁存
控制第二级缓
冲器的锁存
VREF：基准电压。
AGND：模拟信号地。
VCC：工作电源。 DGND：数字信号地。 IOUT1：
DI0-3:低4位数字量输入数据线 DI4-11:高8位数字量输入数据线 /CS=0,/WR1=0时，B1//B2＝0，打开低4位锁存器 /CS=0,/WR1=0时，B1//B2＝1，打开高8位锁存器 /XFER=0,/WR2=0时，打开12未DAC寄存器 Vref 参考电压输入 Iout1、Iout2模拟电流输出 AGNG、DGNA模拟数字信号地线 Rfb 反馈电阻输入
DAC1210与系统总线的连接
3. DAC1210 软件设计
若220H221H选择/CS，地址为222H223H选择/XFER， 则地址为220H时选择4位输入寄存器，为221H时选择8位 输入寄存器，为222H时选择12位DAC寄存器。待转换的 数据已经放在DATAH和DATAL两个存储单元中，则可用 下面的程序完成一次转换。 MOV DX，220H ；低4位寄存器地址 MOV AL，DATAL ；低4位数据 OUT DX，AL ；输出低4位 INC DX ；高8位寄存器地址 MOV AL，DATAH ；高8位数据 OUT DX，AL ；输出高8位数据 MOV DX，222H ；DAC寄存器 OUT DX，AL ；启动12位数据转换
D/A 转换器能够转换的二进制数的位数。
例如8位D/A，转换后电压满度为5V，
则其能分辨的最小电压=5v/2820mv
AD与DA转换器接口
24
1. ADC的主要参数
衡量一个ADC的性能的主要参数有： 1. 分辨率：指ADC能够转换成二 进制数的位数。 2. 转换时间：指从启动转换开始 到转换结束，得到稳定的数字输出量为 止的时间。 其它参数与DAC类似。
23
ADC按分辨率可分为：4位、6位、8位、10位、 12位、14度可分为： 超高速（转换时间≤330ns） 次高速（转换时间330ns～3.3us） 高速（转换时间＜20us） 中速（转换时间20us ～330us ） 低速（转换时间＞330us ） ADC按转换原理可分为 并行A/D、逐次逼近A/D、双积分A/D。
15
二、并行8位D/A转换芯片AD558及其接口
1、 AD558的内部结构框图
16
17
2、AD558与PC机的连接图
18
三、串行8位D/A转换器TLC5620
第一级缓冲 第二级缓冲
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数据写入方式 (LDAC更新DAC输出)
数据写入方式 (LOAD更新DAC输出)
20
TLC5620 REFA REFB REFC DATA REFD CLK DACA LOAD DACB LDAC DACC DACD
13
MOV DX，300H MOV AL，0H L1：OUT DX，AL INC AL JNZ L1 MOV AL，0FFH L2：OUT DX，AL DEC AL JNZ L2 JMP L1
;8255A的A口 ;生成三角波
14
思考题： 1.编写完整的程序。 2.编写生成矩形波、三角波、梯形波、 正弦波以及锯齿波等程序
5
2、D/A转换器的连接特性 表示一个D/A 转换器连接特性的几个方面： 1. 数据缓冲能力。 2. 输入的数据宽度（分辨率）。 3. 输入码制。一般对单极性输出的DAC只能 接收二进制码或BCD码，而双极性输出的DAC只能 接收偏移二进制码或补码。 4. 输出模拟量的类型。有电流和电压两种类型 5. 输出模拟量的极性。有单极性和双极性两种
AD和DA转换器的分类及其主要技术指标
AD和DA转换器的分类及其主要技术指标AD和DA转换器（Analog-to-Digital and Digital-to-Analog converters）是电子设备中常用的模数转换器和数模转换器。
AD转换器将连续的模拟信号转换成对应的离散数字信号，而DA转换器则将离散的数字信号转换成相应的连续模拟信号。
本篇文章将介绍AD和DA转换器的分类以及它们的主要技术指标。
一、AD转换器分类AD转换器主要分为以下几个类型：1.逐次逼近型AD转换器（Successive Approximation ADC）逐次逼近型AD转换器是一种常见且常用的AD转换器。
它采用逐渐逼近的方法逐位进行转换。
其基本原理是将模拟输入信号与一个参考电压进行比较，不断调整比较电压的大小，确保比较结果与模拟输入信号的差别小于一个允许误差。
逐次逼近型AD转换器的转换速度相对较快，精度较高。
2.模数积分型AD转换器（Sigma-Delta ADC）模数积分型AD转换器是一种利用高速和低精度的ADC与一个可编程数字滤波器相结合的技术。
它通过对输入信号进行高速取样并进行每个采样周期的累积和平均，降低了后续操作所需的带宽。
模数积分型AD转换器具有较高的分辨率和较好的线性度，适用于高精度应用。
3.并行型AD转换器（Parallel ADC）并行型AD转换器是一种通过多个比较器并行操作的AD转换器。
它的转换速度较快，但其实现成本相对较高。
并行型AD转换器适用于高速数据采集和信号处理。
4.逐渐逼近型AD转换器（Ramp ADC）逐渐逼近型AD转换器是一种通过线性递增电压与输入信号进行比较的转换器。
它利用逐渐逼近的方法寻找与输入信号最接近的电压值，然后以此电压值对应的时间来估计输入信号的值。
逐渐逼近型AD转换器转换速度较慢，但精度较高。
5.其他类型AD转换器除了上述几种常见的AD转换器类型外，还有其他一些特殊的AD转换器类型，如比例调制型AD转换器、索耳转换器等。
第七章 AD 与 DA转换器
中北大学电子信息工程系
第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
数 字 电 子 技 术
输入数字量位数越多，分辨率越高。所以，在实 际应用中，常用字量的位数表示D/A转换器的分辨率。 此外，也可用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电 压之比来表示分辨率，N位D/A转换器的分辨率可表示 为 1/（2n-1）。 例如，n=10的D/A转换器的分辨率为 1/1023=0.000987 若Um=5V，则ULSB=5* 0.000987 =5mV。 分辨率还可以直接用输入数字量的位数来表示。
依次类推，这种方法产生的最大量化误差为 /2。
中北大学电子信息工程系
第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
数 字 电 子 技 术 A/D转换器
中北大学电子信息工程系
第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
数 字 电 子 技 术
2.转换速度 （1）建立时间（tset ）——当输入的数字量发生 变化时，输出电压变化到相应稳定电压值所需时 间。最短可达0.1μS。 （2）转换速率（SR）——在大信号工作状态下 模拟电压的变化率。 3. 温度系数——在输入不变的情况下，输出模 拟电压随温度变化产生的变化量。一般用满刻 度输出条件下温度每升高1℃，输出电压变化的 百分数作为温度系数。
中北大学电子信息工程系
第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
2.集成D/A转换器
数 字 电 子 技 术 以国产5G7520为例，n=10。采用倒T型电阻译码网 络和CMOS模拟电子开关。反馈电阻RF=10K已集成在片 内，求和运算放大器A，基准电源（-10V—+10V）及模 拟开关的电源（+5V—+15V）均需外接。
模电24(AD和DA转换器)全解
——输出模拟电压与输入数字量成正比。 VREF · Rf 比例系数K为 － n 2 ·R
10
例：集成D/A转换器 10位CMOS电流开关型D/A转换器 AD7533D/A转换器
D0 AD7520 D1 D2 D7 D8 D9 10K R RF IOUT1 IOUT2
– +
O
2R
2R
2R
2R
2R
N位模拟 开关
解码网络
求和电路
模 拟 量 输 出
N位数字量控制N位模拟开关的状态。 N位模拟开关状态控制解码网络是否把相应位的权 对应的模拟量→求和电路。
5
3、分类：
倒T型电阻网络型；
(1)按解码网络：
T型电阻网络型；
权电流型；
CMOS开关型
(2)按电子开关形式： • T型电阻网络
I +VREF
I 2
(2) 倒T形电阻网络中R和2R电阻比值的精度要高；
(3) 每个模拟开关的开关电压降要相等 为实现电流从高位到低位按2的整数倍递减，模拟开关 的导通电阻也相应地按2的整数倍递增。 为进一步提高D/A转换器的精度，可采用权电流型D/A转换器。
13
权电流型D/A 1. 分析：
Di =1, Si接通反相输入端 Di =0, Si接通同相输入端
各支路电流始终不变，即不需要电流建立时间。
(2)各支路电流直接流入运放的输入端，不存在传输时间差，
因而提高了转换速度，并减少了动态过程中输出电压的尖峰脉冲。
∴此种D/A转换器是目前速度最高，应用最多的一种。 问题: S开关导通压降若不完全相同，将影响转换精度。
12
关于D/A转换器精度的讨论
为提高D/A转换器的精度，对电路参数的要求： VREF Rf n 1 i O n ( Di 2 ) 2 R i0 (1) 基准电压稳定性好；
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RS232/RS485信号转模拟信号 隔离D/A转换器产品特点： 典型应用：●标准模拟信号输出●低成本、小体积模块化设计●智能楼宇控制、安防工程等应用系统● RS-485/232接口，隔离转换成标准模拟信号输出● RS-232/485总线工业自动化控制系统●模拟信号输出精度优于 0.2%●工业现场控制信号隔离及长线传输●可以程控校准模块输出精度●设备运行调试与控制●信号输出 / 通讯接口之间隔离耐压3000VDC●传感器信号的远程传输及信号还原●宽电源供电范围：8 ~ 50VDC●工业现场执行器数据给定●可靠性高，编程方便，易于安装和布线●医疗、工控产品开发●用户可编程设置模块地址、波特率等● 4-20mA信号输出●可设置成主机来读取ISO 4021产品数据实现远程采集●支持Modbus RTU 通讯协议产品概述：ISODA系列产品实现主机RS-485/232接口信号隔离转换成标准模拟信号，用以控制远程设备。
ISODA系列产品可应用在RS-232/RS-485总线工业自动化控制系统，4-20mA，0-5V，0-10V等标准信号输出，用来控制工业现场的执行设备，控制设备以及显示仪表等等。
产品包括电源隔离，信号隔离、线性化，D/A转换和RS-485串行通信。
每个串口最多可接256只 ISODA系列模块，通讯方式采用ASCII码通讯协议或MODBUS RTU通讯协议，其指令集兼容于ADAM模块，波特率可由代码设置，能与其他厂家的控制模块挂在同一RS-485总线上，便于计算机编程。
ISODA系列产品是基于单片机的智能监测和控制系统，所有的用户设定的校准值，地址，波特率，数据格式，校验和状态等配置信息都储存在非易失性存储器EEPROM里。
ISODA系列产品按工业标准设计、制造，信号输出 / 通讯接口之间隔离，可承受3000VDC隔离电压，抗干扰能力强，可靠性高。
工作温度范围- 45℃～+80℃。
图1 ISODA 产品原理框图ISODA功能简介：ISODA 信号隔离D/A转换模块，可以用来输出一路电压或电流信号，也可以用来输出两路可以共地的电流或电压信号。
1、模拟信号输出12位输出精度，产品出厂前所有信号输出范围已全部校准。
在使用时，用户也可以很方便的自行编程校准。
具体电流或电压输出量程请看产品选型，输出两路信号时两路输出选型必须相同。
2、通讯协议通讯接口：1路标准的RS-485通讯接口或1路标准的RS-232通讯接口，订货选型时注明。
通讯协议：支持两种协议，命令集定义的字符协议和MODBUS RTU通讯协议。
可通过编程设定使用那种通讯协议，能实现与多种品牌的PLC、RTU或计算机监控系统进行网络通讯。
数据格式：10位。
1位起始位，8位数据位，1位停止位。
通讯地址（0～255）和波特率（300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400bps）均可设定；通讯网络最长距离可达1200米，通过双绞屏蔽电缆连接。
通讯接口高抗干扰设计，±15KV ESD保护，通信响应时间小于100mS。
3、抗干扰可根据需要设置校验和。
模块内部有瞬态抑制二极管，可以有效抑制各种浪涌脉冲，保护模块，内部的数字滤波，也可以很好的抑制来自电网的工频干扰。
产品选型：ISODA O□ - □输出电压或电流信号值 通讯接口O1：4-20mA 485：输出为RS-485接口O2：0-20mA 232：输出为RS-232接口O4：0-5V232/485：输出为一路RS-232或RS-485接口(按键选择) O5：0-10VO6：1-5VO7：0-±5VO8：用户自定义O9：0-±20mAO10：0-±10V备注：当通讯接口选型为232/485时，默认为RS-485输出，用户可以通过产品内部的按键开关选择是RS-485输出，还是RS-232输出。
打开产品底盖，取出线路板，在内部线路板上可看到两个按钮开关，其中都没有按下时是RS-485输出，两个开关都按下则是RS-232输出。
选型举例1：型号：ISODA O1-485 表示4-20mA信号输出，输出为RS-485接口选型举例2：型号：ISODA O4-232 表示0-5V信号输出，输出为RS-232接口选型举例3：型号：ISODA O7-232/485 表示0-±5V信号输出，输出为RS-232或RS-485接口(按键选择)ISODA通用参数：(typical @ +25℃，Vs为24VDC)输出类型：电流输出 / 电压输出精度： 0.2%输出失调：电流输出 ±0.5 uA/℃，电压输出 ±0.1 mV/℃温度漂移：±20 ppm/℃ (±30 ppm/℃, 最大)输出带载能力：电流输出350Ω (4-20mA/0-20mA/0-±20mA电流输出)电压输出 10mA(0-5V/0-10V/0-±5V电压输出)通讯：协议 RS-485 或 RS-232 标准字符协议和 MODBUS RTU通讯协议波特率（300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400bps）可软件选择地址（0～255）可软件选择通讯响应时间：100 ms 最大工作电源：+8 ~ 50 VDC宽供电范围，内部有防反接和过压保护电路功率消耗：小于1.5W工作温度：- 45 ~ +80℃工作湿度： 10 ~ 90% (无凝露)存储温度：- 45 ~ +80℃存储湿度： 10 ~ 95% (无凝露)隔离耐压：通讯接口 / 输出之间： 3KVDC，1分钟，漏电流 1mA其中通讯接口和电源共地。
耐冲击电压： 3KV AC， 1.2/50us(峰值)外形尺寸： 83 mm x 37 mm x 51mm引脚定义：引脚 名 称 描 述输出通道0正端 1 OUT0+输出通道0负端 2 GND1 输出通道1正端 3 OUT1+ 输出通道1负端 4 GND1 电源正端 5 PW+ 6 GND 电源负端 电源负端7 GND表1 引脚定义 图2 ISODA 模块图片应用接线图：图3 ISODA 模块接线图初始化ISODA 模块：所有的ISODA 模块，如果使用 RS-485网络，必须分配一个独一无二的地址代码，地址代码取值为16进制数在00和FF 之间。
但是，所有全新的ISODA 模块都使用一个工厂的初始设置，如下所示：地址代码为01 波特率9600 bps 禁止校验和8 CONFIG初始状态设置 RS-485信号负端 9 DATA- 10 DATA+ RS-485信号正端 电源负端11 GND 设置为主机 12 HOS T由于新模块的地址代码都是一样的，他们的地址将会和其他模块矛盾，所以当你组建系统时，你必须重新配置每一个模拟量输出模块地址。
可以在接好ISODA模块电源线和RS485通讯线后，通过配置命令来修改ISODA模块的地址。
波特率，校验和状态，通讯协议也需要根据用户的要求而调整。
而在修改波特率，校验和状态，通讯协议之前，必须让模块先进入缺省状态，否则无法修改。
让模块进入缺省状态的方法：ISODA模块都有一个特殊的标为CONFIG的管脚。
将CONFIG管脚短路接到地线(GND管脚)后，再接通电源，此时模块进入缺省状态。
在这个状态时，模块的配置如下：地址代码为00波特率9600 bps禁止校验和这时，可以通过配置命令来修改ISODA模块的波特率，校验和状态等参数，通过设置模块的通讯协议命令来选择通讯协议。
在不确定某个模块的具体配置时，也可以通过安装配置跳线，使模块进入缺省状态，再对模块进行重新配置。
如果用户需要将模块设置为MODBUS RTU通讯协议，请看MODBUS通讯协议章节的有关说明。
ISODA命令集：命令由一系列字符组成，如首码、地址ID，变量、可选校验和字节和一个用以显示命令结束符(cr)。
主机除了带通配符地址“**”的同步的命令之外，一次只指挥一个ISODA模块。
命令格式：(Leading Code)(Addr)(Command)[data][checksum](cr)(Leading code)首码是命令中的第一个字母。
所有命令都需要一个命令首码，如%,$,#,@,...等。
1- 字符(Addr)模块的地址代码, 如果下面没有指定，取值范围从 00～FF (十六进制)。
2- 字符(Command)显示的是命令代码或变量值。
变量长度[data]一些输出命令需要的数据。
变量长度[checksum]括号中的Checksum（校验和）显示的是可选参数，只有在启用校验和时，才需要此选项。
2- 字符(cr) 识别用的一个控制代码符，(cr)作为回车结束符，它的值为0x0D。
1- 字符当启用校验和(checksum)时，就需要[Checksum]。
它占2-字符。
命令和应答都必须附加校验和特性。
校验和用来检查所有输入命令，来帮助你发现主机到模块命令错误和模块到主机响应的错误。
校验和字符放置在命令或响应字符之后，回车符之前。
计算方法：两个字符，十六进制数，为之前所发所有字符的ASCII码数值之和，然后与十六进制数0xFF相与所得。
应用举例：禁止校验和(checksum)用户命令$002(cr)模块应答!00020600 (cr)启用校验和(checksum)用户命令$002B6 (cr)模块应答!00020600 A9 (cr)‘$’ =0x24 ‘0’ =0x30 ‘2’ =0x32B6=(0x24+0x30+0x30+0x32) AND 0xFF‘!’ =0x21 ‘0’ =0x30 ‘2’ =0x32 ‘6’ =0x36A9=(0x21+0x30+0x30+0x30+0x32+0x30+0x36+0x30+0x30) AND 0xFF常用命令：1、设定通道N的模拟量输出值命令2、设定通道N的上电或复位后的模拟量输出值命令3、配置模拟量输出模块命令4、读配置状态5、偏移校准6、满刻度校准7、读模块名称8、通道N的模拟量输出值回读命令9、设置通讯协议命令命令的应答：应答信息取决于各种各样的命令。
应答也由几个字符组成，包括首代码，变量和结束标识符。
应答信号的首代码有两种，‘!’或‘>’表示有效的命令而‘?’ 则代表无效。
通过检查应答信息，可以监测命令是否有效注意：1、在一些情况下，许多命令用相同的命令语法。
要确保你用的地址在一个命令中是正确的，假如你用错误的地址，而这个地址代表着另一个模块，那么命令会在另一个模块生效，因此产生错误。
2、必须用大写字母输入命令。
1、设定通道N的模拟量输出值命令说明：以当前配置的数据格式，设定模拟量输出模块通道N模拟输出值。