1、A/D转换器转换器1概念概念n 简称简称A/D转换器或转换器或ADC，是任何模拟信号实现数字化处，是任何模拟信号实现数字化处理的第一步，也是最重要的一步，因此理的第一步，也是最重要的一步，因此A/D转换器是数转换器是数字化硬件电路中最关键的一个集成模块。字化硬件电路中最关键的一个集成模块。n 传统的传统的A/D转换器是并行的，由于输入转换器是并行的，由于输入/输出的引脚很输出的引脚很多，因而这一类芯片的体积都较大，接口设计较复杂多，因而这一类芯片的体积都较大，接口设计较复杂。n 近几年推出的串行近几年推出的串行A/D转换器，由于引脚大大减少，使转换器，由于引脚大大减少，使得器件本身的体积亦明显
2、减小。串行得器件本身的体积亦明显减小。串行A/D的接口电路简的接口电路简单，功耗小，它的问世使得很多信号在现场获取成为单，功耗小，它的问世使得很多信号在现场获取成为现实，这样不仅降低了采集系统的成本，而且改善了现实，这样不仅降低了采集系统的成本，而且改善了信号获取的质量。信号获取的质量。2概述概述n分类分类u分辨率：分辨率：8位位/9位位/10位位24位位u性能：通常有通用型、精密型、低功耗型、高速性能：通常有通用型、精密型、低功耗型、高速型等型等u按供电分类：有单电源与双电源等按供电分类：有单电源与双电源等u按模拟输入通道分类：有单通道与按模拟输入通道分类：有单通道与2/4/8等各种多等各种
3、多通道通道u按转换方式分类：大家较为熟悉的有逐次逼近比按转换方式分类：大家较为熟悉的有逐次逼近比较式、双积分式、量化反馈式和并行式等。较式、双积分式、量化反馈式和并行式等。3概述概述n接口信号接口信号u串行通信接口串行通信接口u串行扩展接口串行扩展接口n基本引脚基本引脚u数据数据u时钟时钟u控制（片选或其他形式的控制信号）控制（片选或其他形式的控制信号）410位串行数模转换芯片位串行数模转换芯片AD7810nAD7810是美国模拟器件公司（是美国模拟器件公司（Analog Devices）生产的一种低功耗）生产的一种低功耗10位高速串行位高速串行A/D转换器。转换器。该产品有该产品有8脚脚DI
4、P和和SOIC两种封装形式，并带有两种封装形式，并带有内部时钟。内部时钟。n外围接线极其简单，外围接线极其简单，AD7810的转换时间为的转换时间为2s，采用标准采用标准SPI同步串行接口输出和单一电源（同步串行接口输出和单一电源（2.7V5.5V）供电。）供电。n在自动低功耗模式下，该器件在转换率为在自动低功耗模式下，该器件在转换率为1kSPS时的功耗仅为时的功耗仅为27W，因此特点适合于便携式仪，因此特点适合于便携式仪表及各种电池供电的应用场合使用。表及各种电池供电的应用场合使用。510位串行数模转换芯片位串行数模转换芯片AD7810n引脚功能引脚功能n工作模式工作模式u高速模式，低功耗模
5、式高速模式，低功耗模式610位串行数模转换芯片位串行数模转换芯片AD7810n模式模式1：高速模式：高速模式710位串行数模转换芯片位串行数模转换芯片AD7810n自动低功耗模式自动低功耗模式810位串行数模转换芯片位串行数模转换芯片AD7810n硬件接口电路硬件接口电路910位串行数模转换芯片位串行数模转换芯片AD7810n 软件程序清单软件程序清单void main() P10=0;P12=0;delayMS(100)while(1)uchar temp=getAD();. 10uchar getAD() uchar temp3; P12=1; P12=0; for(i=0;i10;i+)
6、 P10=1; temp3=(temp31)|P11; P10=0; 设计实例设计实例n天然气机监控系统设计天然气机监控系统设计11D/A转换器转换器12D/A转换器转换器n数字数字/模拟转换器是一个重要的输出模块。串模拟转换器是一个重要的输出模块。串行行D/A与并行与并行D/A相比，除输入部分的解码和相比，除输入部分的解码和移位逻辑外，其他部分一般不会有很大的差别移位逻辑外，其他部分一般不会有很大的差别13D/A转换器转换器nD/A是是A/D的逆变换，因而有许多技术特性的的逆变换，因而有许多技术特性的定义与定义与A/D类似。对于分辨率、输出满量程、类似。对于分辨率、输出满量程、转换精度等都类
7、似。转换精度等都类似。14D/A转换器转换器n 特殊参数：特殊参数：u线性误差线性误差线性误差是指线性误差是指D/A模拟输出偏离理想转换特性的偏差。模拟输出偏离理想转换特性的偏差。u微分线形误差微分线形误差每改变一位时的精度每改变一位时的精度u单值性单值性当输入当输入D/A的数据量增加或减小时，它的模拟输出电压应随之发生的数据量增加或减小时，它的模拟输出电压应随之发生相应的变化，即输入相应的变化，即输入/输出之间应有一输出之间应有一对应的传递特性，一个输对应的传递特性，一个输入数码对应的模拟输出电压值是唯一的，这就称为单值性。如果输入数码对应的模拟输出电压值是唯一的，这就称为单值性。如果输入改
8、变而使出不变，那么这种入改变而使出不变，那么这种D/A转换器就是非单值的。转换器就是非单值的。u建立时间建立时间当输入数据改变后，输出模拟量稳定到规定误差范围内所经历的全当输入数据改变后，输出模拟量稳定到规定误差范围内所经历的全部时间即为建立时间。部时间即为建立时间。158位满幅型位满幅型MAX517/518/519nMAX517/518/519是兼容是兼容I2C总线标准的总线标准的2线串行接线串行接口口8位位ADC芯片，输出缓冲放大器的模拟电压摆幅芯片，输出缓冲放大器的模拟电压摆幅可达满幅（可达满幅（Rail-to-Rail）。）。n它由单一它由单一5V电源供电，节电模式下仅需电源供电，节电
9、模式下仅需4A。这。这三种芯片的主要差别是：三种芯片的主要差别是：MAX517只有一个只有一个D/A输输出通道出通道OUT0，且具备参考电压输入端；，且具备参考电压输入端；MAX518/519有有OUT0与与OUT1两个两个D/A输出通道，输出通道，MAX518输出通道与输入端共用地，输出通道与输入端共用地，MAX519的两的两个通道具备各自的参考电压输入端。个通道具备各自的参考电压输入端。168位满幅型位满幅型MAX517/518/519nMAX518结构框图结构框图178位满幅型位满幅型MAX517/518/519n通信接口通信接口uMAX517/518/519通过通过I2C标准的标准的S
10、CL和和SDA两线与微两线与微处理器或者其他设备接口，处理器或者其他设备接口，u这这3种芯片都是只能接收的器件，仅能用作从设备，种芯片都是只能接收的器件，仅能用作从设备，必须受总线主设备的控制，必须受总线主设备的控制，SCL时钟速率可达时钟速率可达400kHz。通信过程中主设备先发送器件地址，然后再发送有。通信过程中主设备先发送器件地址，然后再发送有关信息。关信息。u每次发送由一个开始标志每次发送由一个开始标志START、可编程从设备地址、可编程从设备地址、一个或数个命令字节或者输出数据字节、一个结束、一个或数个命令字节或者输出数据字节、一个结束标志标志STOP组成。而且严格约定，未通信时组成
11、。而且严格约定，未通信时SDA和和SCL两者均为高电平，除开始标志和结束两者均为高电平，除开始标志和结束188位满幅型位满幅型MAX517/518/519n操作时序操作时序198位满幅型位满幅型MAX517/518/519n数据传输开始数据传输开始/结束条件结束条件208位满幅型位满幅型MAX517/518/519n地址格式地址格式218位满幅型位满幅型MAX517/518/519n命令格式命令格式228位满幅型位满幅型MAX517/518/519n设定一路设定一路DAC转换转换238位满幅型位满幅型MAX517/518/519n设定两路设定两路DAC转换转换248位满幅型位满幅型MAX517/518/519n进入掉电模式进入掉电模式258位满幅型位满幅型MAX517/518/519n恢复正常状态恢复正常状态268位满幅型位满幅型MAX517/518/519n器件复位器件复位278位满幅型位满幅型MAX517/518/519n硬件接口硬件接口288位满幅型位满幅型MAX517/518/519n应用实例应用实例u伺服控制系统伺服控制系统Kp*Error+Ki*Error 输出：速度控制，控制伺服驱动器速度输出：速度控制，控制伺服驱动器速度输入：位置信号（光栅尺、相对编码器、绝对编码器）输入：位置信号（光栅尺、相对编码器、绝对编码器）29硬件原理框图硬件原理框图30
