模拟通道是与模拟设备连接所必须的接口电路,尤其在自动控制中常见。

1.数字/模拟转换原理

·加权电流法。这种方法较少采用,因为它的电阻种类多,且阻值变化范围大(20R～2nR),不容易做到很高精度,一般只用在精度要求不高的应用中。

·T形网络法。这种方法的变换精度可以很高,因为所用电阻只有两种(R和2R),T形网络法是DAC和ADC中最常用的变换方法。

·分压电阻和开关树法。

2.模拟/数字转换原理

·逐次逼近法。计数器由逐次逼近寄存器代替,它不是从0开始计数,而是从最高位开始,通过设置试探值进行计数。即当第一个时钟来到时,控制电路把最高位置1送给逐次逼近寄存器(SAR),使其输出为10000000。DAC的输出电压Vo为满量程的一半,然后根据Vo与Vi的大小,再设置试探值,这样经过若干次试探、比较,逐次逼近Vi值。这种方法采用一个比较器进行编码,每次都把被编码信号(样值)与本地译码信号进行比较。逐次逼近法是A/D转换中常用的方法。

·双积分法。

·模拟环法。

·并行变换法。

3.模拟接口的主要技术指标

(1)分辨率

D/A转换的分辨率通常用二进制编码位数表示,比如8 bit、12 bit等。

A/D转换的分辨率是指能够转换成二进制的位数。

(2)建立时间(对D/A转换)(www.daowen.com)

建立时间指从加上数字信号到达到模拟稳定值的90%所需的时间。

(3)转换时间(对A/D转换)

转换时间即一次A/D转换所需的时间。

(4)线性度(或非线性失真)

D/A转换线性度指在整个满度范围内,实际特性和理论特性之间的最大偏差,通常用“±×LSB”表示,如±LSB。

A/D转换线性度指ADC的实际转换特性与理想转换特性的最大偏离值,以ppm(百万分之几)表示。

(5)稳定度

对电源电压、元器件精度和温度等变化的稳定度。

4.模拟接口的工艺问题

因为模拟弱信号非常容易受到数字强信号的干扰,所以应特别注意模拟通道的工艺设计。在电路设计完成之后,工艺设计的好坏就是整个设计成败的关键了。

因为大部分模拟接口都采用并行接口与总线或CPU连接,所以它们与总线的接口设计方法和其他接口电路一样,而与模拟侧的接口设计要考虑模拟设备的具体要求。这是模拟电路设计的问题。特别应注意ADC的模拟信号的动态范围与ADC编码范围的配合问题,这就是A/D编码器的“零点校正”和“满度调整”问题。

5.典型的D/A和A/D转换器芯片

·D/A转换器DAC 0832:了解它的对外信号和内部结构及它的转换原理。

·A/D转换器ADC 0809:了解它的对外信号和内部结构及它的转换原理。