数位类比转换器教学.ppt

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1、1,第十章 數位類比/轉換器,Digital To Analog Converter(DAC),2,內容大綱,DAC簡介 DAC工作原理 DAC 種類 加權電阻型DAC、R-2R梯型DAC DAC使用之注意事項 DAC之線性度、DAC之解析度、ADC之精確度、ADC之安定時間 8位元數位類比轉換器DAC0808 感測整合實驗(DAC實驗),3,內容大綱(我們在哪裡?),DAC簡介 DAC工作原理 DAC 種類 加權電阻型DAC、R-2R梯型DAC DAC使用之注意事項 DAC之線性度、DAC之解析度、ADC之精確度、ADC之安定時間 8位元數位類比轉換器DAC0808 感測整合實驗(DAC實驗

2、),4,DAC簡介,自然界中的物理量，往往是呈現連續的類比訊號。欲將外界物理量的變化量傳入微電腦中進行運算，或是要由微電腦輸出命令驅動裝置時，就需要將訊號進行數量化之轉換。,微電腦系統資料訊息處理流程,5,內容大綱(我們在哪裡?),DAC簡介 DAC工作原理 DAC 種類 加權電阻型DAC、R-2R梯型DAC DAC使用之注意事項 DAC之線性度、DAC之解析度、ADC之精確度、ADC之安定時間 8位元數位類比轉換器DAC0808 感測整合實驗(DAC實驗),6,DAC工作原理,8254內部構造 DAC是一種將並列的數位信號(數值)轉換成電壓的一種裝置。,7,內容大綱(我們在哪裡?),DAC簡

3、介 DAC工作原理 DAC 種類 加權電阻型DAC、R-2R梯型DAC DAC使用之注意事項 DAC之線性度、DAC之解析度、ADC之精確度、ADC之安定時間 8位元數位類比轉換器DAC0808 感測整合實驗(DAC實驗),8,DAC 種類,加權電阻型DAC Vref：DAC內部參考電壓 D0D7：數位信號 當D0D7任何一位元的資料 為1，則相對於數位信號之開 關SW0SW7則導通(閉合)當D0D7任何一位元的資料 為0，則相對於數位信號之開 關SW0SW7則開路,9,DAC 種類(續),加權電阻型DAC,10,DAC 種類(續),加權電阻型DAC,當Vref=5V，D7D0=1011000

4、0，則,11,DAC 種類(續),R2R型DAC,D0D7：數位信號 當D0D7任何一位元的資料 為1，則相對於數位信號之開 關SW0SW7則接至Vref 當D0D7任何一位元的資料 為0，則相對於數位信號之開 關SW0SW7則接至0V,12,DAC 種類(續),R2R型DAC,當D7=1，D6D0=0，則等效電路如圖10-5,13,DAC 種類(續),R2R型DAC,當D7=0，D6=1，D6D0=0，則等效電路如圖10-6,14,DAC 種類(續),R2R型DAC,當Dn=1，其餘位元為0，則其對Vo輸出的貢獻為,由重疊定理(Super position Theorem)可得總輸出電壓,1

5、5,DAC 種類(續),R2R型DAC,當Vref=5V，N=8，D7D0=11000000，則,16,內容大綱(我們在哪裡?),DAC簡介 DAC工作原理 DAC 種類 加權電阻型DAC、R-2R梯型DAC DAC使用之注意事項 DAC之線性度、DAC之解析度、ADC之精確度、ADC之安定時間 8位元數位類比轉換器DAC0808 感測整合實驗(DAC實驗),17,DAC使用之注意事項,DAC之線性度,線性度是指一個DAC對數位信號轉換曲線。從最小數值(00000000)至最大數值(11111111)的輸入是否依一定的比例輸出其電壓，如圖10-7。,好的DAC的線性誤差為1/2LBS，對8位元

6、的DAC，其線性誤差應小於,18,DAC使用之注意事項,DAC之解析度,解析度就是DAC每一階之輸出變化量。N愈大，則DAC的解析度愈高，反之亦然。,以一8位元ADC為例，若其Vref=5V，則,19,DAC使用之注意事項,DAC之精確度,精確度代表著實際輸出值與理想值之間之差量。當一個DAC的實際輸出值與理相理論值差量愈小，則表示其精確度愈高。,20,DAC使用之注意事項,DAC之安定時間,安定時間代表著當數位數值信號輸出至DAC後，直到DAC產生一穩定的電壓輸出為止的一段響應時間ts。一般DAC之安定時間定義為其輸出值與理想值誤差在1/2LSB內之最短時間。,21,內容大綱(我們在哪裡?)

7、,DAC簡介 DAC工作原理 DAC 種類 加權電阻型DAC、R-2R梯型DAC DAC使用之注意事項 DAC之線性度、DAC之解析度、ADC之精確度、ADC之安定時間 8位元數位類比轉換器DAC0808 感測整合實驗(DAC實驗),22,8位元數位類比轉換器DAC0808,8位元、數位類比轉換器解析度：1/256精確度：0.019%安定時間：150ns線性度：1LSBR-2R梯型類比轉換器輸出型態：電流輸出,23,應用電路,8位元數位類比轉換器DAC0808,Iref=2mAC1：頻率補償電容 uA741：電流/電壓輸出轉 換器,24,應用電路,8位元數位類比轉換器DAC0808,25,內容

8、大綱(我們在哪裡?),DAC簡介 DAC工作原理 DAC 種類 加權電阻型DAC、R-2R梯型DAC DAC使用之注意事項 DAC之線性度、DAC之解析度、ADC之精確度、ADC之安定時間 8位元數位類比轉換器DAC0808 感測整合實驗(DAC實驗),26,實驗設備,感測整合實驗(DAC實驗),硬體設備：(1)電晶體DAC0808和LF351各一個(2)5k電阻三個(3)0.1F電容(4)電源供應器5V和12V(5)8255平行埠擴充卡一張(6)示波器一台使用軟體：BCB 5.0 WinDriver,27,程式畫面與操作方法,感測整合實驗(DAC實驗),按下”Squarewave Generator”以產生方波訊號可利用下方2個ScrollBar來調整訊號的大小與周期預設值分別為70與5，電壓輸出隨訊號增加遞增最大可到10.4 Volt訊號周期單位為微秒按下”Close All”可關閉程式。,