ADC类比数位转换
adc转换原理
adc转换原理
ADC转换原理是指模拟信号转换为数字信号的过程。
模拟信
号是连续时间和连续幅度的信号,而数字信号是离散时间和离散幅度的信号。
ADC转换原理主要包括采样、量化和编码三个步骤。
首先是采样。
采样是指将模拟信号在一定时间间隔内进行离散化处理,得到具有一定采样率的离散时间的信号。
通常采用的采样方法是周期性采样和脉冲采样。
周期性采样是在一定时间间隔内取样信号,而脉冲采样是在模拟信号波形上出现的每个采样点上采集信号。
接下来是量化。
量化是指将连续的模拟信号离散化为离散幅度,即将连续幅度的信号转换为一系列离散幅度的信号。
量化过程可以理解为将模拟信号的幅度值映射到一系列离散的量化级别或数值。
通常采用的量化方式有线性量化和非线性量化。
线性量化是按照等间隔的幅度划分模拟信号的幅度值,而非线性量化是按照非等间隔的幅度划分模拟信号的幅度值。
最后是编码。
编码是指将量化后的离散幅度信号转换为二进制信号,以便数字系统处理。
编码过程涉及到将模拟信号幅度值对应的离散幅度值映射为二进制码字。
常用的编码方式有直码、格雷码等。
直码是将离散幅度值直接映射为二进制码字,格雷码是一种编码方式,它保证了相邻两个二进制码字只有一位不同。
综上所述,ADC转换原理主要包括采样、量化和编码三个步骤,将连续时间和连续幅度的模拟信号转换为离散时间和离散幅度的数字信号。
通过ADC转换,我们可以将模拟信号用数字信号表示和处理,使得模拟和数字系统能够实现互连和互操作。
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
单片机中的ADC转换原理及精度分析
单片机中的ADC转换原理及精度分析近年来,单片机技术的发展使得它们在各个领域中被广泛应用。
在许多应用中,模拟信号需要被转换成数字信号才能被单片机处理。
这就需要使用模数转换器(ADC)。
本文将介绍单片机中ADC转换的原理以及精度分析。
第一部分:ADC的原理ADC(Analog-to-Digital Converter)是一种将模拟信号转换为数字信号的电路。
在单片机中,ADC的主要任务是将模拟信号采样后转换为数字信号,以便单片机进行数字处理。
ADC转换的基本原理包括采样和量化两个过程。
1. 采样过程:采样过程是将模拟信号在一定时间内进行离散化的过程。
单片机中的ADC通常采用采样保持电路来实现。
该电路可以在一定时间内将模拟信号的值固定住,然后通过转换电路将其转换成数字信号。
采样速率是指每秒钟采样的次数,采样速率越高,能保留更多模拟信号的信息。
2. 量化过程:量化过程是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。
单片机中的ADC通常采用逐次逼近(SAR)ADC或逐段逼近(Sigma-Delta)ADC来实现。
逐次逼近ADC通过逐位比较来逼近模拟信号的大小,逐段逼近ADC则将模拟信号分成多个区间进行量化。
第二部分:ADC的精度ADC的精度是指其输出与输入之间的误差。
精度通常用位数(bits)表示,即ADC的分辨率。
分辨率越高,ADC能够区分的模拟信号范围越小,精度越高。
1. 分辨率:分辨率是ADC能够分辨的最小电压变化。
在一个n位的ADC中,分辨率可以通过电压范围除以2的n次方得到。
例如,一个10位ADC的电压范围是0-5V,其分辨率为5V/2^10 ≈ 4.88mV。
这意味着ADC可以分辨出离散电压变化大于约4.88mV的信号。
2. 误差:ADC的输出与输入之间存在一定的误差。
误差通常包括无线性误差、增益误差和偏移误差。
无线性误差是指ADC输出值与输入信号之间的非线性关系;增益误差是指ADC输出值与输入信号之间的放大倍数误差;偏移误差是指ADC输出值与输入信号之间的偏移量误差。
adc转换基本原理
adc转换基本原理
ADC(Analog-to-Digital Converter)转换器是一种将模拟信号转换为数字信号的设备。
它的基本原理包括以下步骤:
1. 采样:ADC转换器通过模拟输入电路(如电容、电阻等)将模拟信号转换为离散的模拟电压样本,这些样本被称为采样。
采样速率是衡量ADC转换器性能的重要指标之一,通常用每秒采样数(sps)来衡量。
2. 量化:采样后的模拟电压样本需要被转化为数字形式。
在这个过程中,ADC 转换器使用了一个称为量化器的电路,将每个采样样本分配到一个最接近的数字表示。
量化过程中会产生误差,这是ADC转换器固有的局限性之一。
3. 编码:一旦ADC转换器将采样样本量化为数字形式,它需要将这些数字表示为二进制数。
在这个步骤中,ADC转换器将数字转换为一系列0和1的序列,这些序列被称为编码。
编码方式可以是二进制码、BCD码等。
4. 输出:最后,ADC转换器将编码后的数字输出到外部设备或系统中。
输出格式可以是并行或串行数据,这取决于ADC转换器的类型和设计。
总之,ADC转换器的基本原理是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
这个过程需要采样、量化、编码和输出等步骤。
不同的ADC转换器类型和设计有不同的实现方法,但这个基本原理是相同的。
12位adc电压转换公式
12位adc电压转换公式12位ADC电压转换公式随着科技的不断发展,电子技术的发展日新月异,数字电路技术得到了广泛应用。
在数字电路中,ADC(模数转换器)是一种将模拟信号转换成数字信号的设备,经常用于电压、电流、温度、压力等模拟量的测量和控制。
ADC的使用使得模拟信号处理成为了更为可靠和方便的数值处理。
在实际应用中,我们经常会遇到12位ADC电压转换公式的问题。
下面,我们将详细介绍12位ADC电压转换公式的意义、计算方法以及应用。
1. 什么是12位ADC电压转换公式?12位ADC电压转换公式是一种将ADC输出的数字信号转换回原始电压信号的计算方法。
在12位ADC中,数字信号的精度为12位,即最大输出值为4095(2^12 - 1),而电压范围则与ADC的参考电压有关。
在实际应用中,我们经常需要将ADC的数字信号转化为对应的电压信号,以便对被测电路的电压进行准确测量和控制。
此时,我们需要使用12位ADC电压转换公式。
2. 如何计算12位ADC电压转换公式?在实际应用中,12位ADC电压转换公式通常有两种计算方法:一种是使用加减乘除等基本算法进行计算,另一种是通过公式进行计算。
方法一:基本算法计算假设ADC的参考电压为Vref,输出的数字信号为Vout,则原始电压信号为:V = Vout * Vref / 4095其中,V为原始电压信号,Vout为ADC的数字输出信号,Vref为ADC的参考电压。
例如,假设ADC的参考电压为5V,输出的数字信号为2048,则原始电压信号为:V = 2048 * 5V / 4095 = 2.5V方法二:公式计算使用公式计算12位ADC电压转换公式需要使用一组系数,这组系数被称为理论参考值。
理论参考值根据ADC的参考电压和精度进行计算,其公式为:理论参考值 = 参考电压 / (2^精度)例如,假设ADC的参考电压为5V,精度为12位,则理论参考值为:理论参考值 = 5V / (2^12) = 0.0012207V计算原始电压信号的公式为:V = Vout * 理论参考值例如,假设ADC的参考电压为5V,输出的数字信号为2048,则原始电压信号为:V = 2048 * 0.0012207V = 2.4999836V3. 12位ADC电压转换公式的应用12位ADC电压转换公式广泛应用于电压、电流、温度、压力等模拟量的测量和控制中。
AD转换、DA转换是什么意思?ADC、DAC又是什么意思?
AD转换、DA转换是什么意思?ADC、DAC又是什么意思?展开全文A/D转换、D/A转换是什么意思?ADC、DAC又是什么意思?A/D转换=模拟/数字转换,意思是模拟讯号转换为数字讯号;D/A转换=数字/模拟转换,意思是数字讯号转换为模拟讯号;ADC=模拟/数字转换器,DAC=数字/模拟转换器。
什么是超取样?超取样有何作用?超取样是CD机中采用的一种技术,用于提高放音质量。
CD片上的数据讯号被读出后,通过DSP电路的插值处理,将44.1kHz的标准取样率提升一倍到数倍,这就是超取样。
为什么要超取样呢?这涉及到D/A转换之后的噪声滤除问题。
数码讯号经过D/A转换之后,会在音频频带以外的高端产生一个镜象频带,这是一种噪声,必须用低通滤波器滤除,否则经过非线性器件后会折回到音频频带内,对放音效果产生很大的破坏。
该镜像噪声频带的位置和取样频率有关,频率越高,镜像频带就离音频频带越远。
对于标准取样频率来说,必须用衰减十分陡峭的滤波器才能滤掉靠近音频频带的镜像噪声。
但衰减陡峭的滤波器很难设计,相位失真很大,难免会影响到音频频带的高端部分,使音质下降,这就是早期的CD机数码味比较重的重要原因。
如果采用超取样,就可以把镜像噪声推到远离音频频带的位置,这时只需要衰减平缓的低通滤波器就行了,设计难度大大降低,相位特性得以改善,使放音质量获得显著的改善。
数模转换器目录简介解析转换原理D/A转换器分类数模转换器的位数DAC简介数模转换器,又称D/A转换器,简称DAC,它是把数字量转变成模拟的器件。
D/A转换器基本上由4个部分组成,即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。
模数转换器中一般都要用到数模转换器,模数转换器即A/D转换器,简称ADC,它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。
解析一种将二进制数字量形式的离散信号转换成以标准量(或参考量)为基准的模拟量的转换器,简称 DAC或D/A 转换器。
最常见的数模转换器是将并行二进制的数字量转换为直流电压或直流电流,它常用作过程控制计算机系统的输出通道,与执行器相连,实现对生产过程的自动控制。
D-A转换器的原理与构成
D/A转换器的原理与构成
数模转换器,又称D/A 转换器,简称DAC,它是把数字量转变成模
拟的器件。
D/A 转换器基本上由4 个部分组成,即权电阻网络、运算放大器、
基准电源和模拟开关。
模数转换器中一般都要用到数模转换器,模数转换器即
A/D 转换器,简称ADC,它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。
D/A 转换器的转换原理
数字量是用代码按数位组合起来表示的,对于有权码,每位代码都有一
定的位权。
为了将数字量转换成模拟量,必须将每1 位的代码按其位权的大小
转换成相应的模拟量,然后将这些模拟量相加,即可得到与数字量成正比的总
模拟量,从而实现了数字—模拟转换。
这就是组成D/A 转换器的基本指导思想。
D/A 转换器由数码寄存器、模拟电子开关电路、解码网络、求和电路及
基准电压几部分组成。
数字量以串行或并行方式输入、存储于数码寄存器中,
数字寄存器输出的各位数码,分别控制对应位的模拟电子开关,使数码为1 的
位在位权网络上产生与其权值成正比的电流值,再由求和电路将各种权值相加,即得到数字量对应的模拟量。
构成和特点
DAC 主要由数字寄存器、模拟电子开关、位权网络、求和运算放大器和基准电压源(或恒流源)组成。
用存于数字寄存器的数字量的各位数码,分别控
制对应位的模拟电子开关,使数码为1 的位在位权网络上产生与其位权成正比
的电流值,再由运算放大器对各电流值求和,并转换成电压值。
DAC_ADC模数及数模转换器的发展综述
DAC_ADC模数及数模转换器的发展综述DAC_ADC模数及数模转换器的发展综述1 概述随着数字技术,特别是计算机技术的飞速发展普及,在现代控制、通讯及检测领域中,对信号的处理⼴泛采⽤了数字计算机技术。
由于系统的实际处理对象往往都是⼀些模拟量(如温度、压⼒、位移、图像等),要使计算机或数字仪表能识别和处理这些信号,必须⾸先将这些模拟信号转换成数字信号;⽽经计算机分析、处理后输出的数字量往往也需要将其转换成为相应的模拟信号才能为执⾏机构所接收。
这样,就需要⼀种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作⽤的电路——模数转换电路或数模转换电路。
能将模拟信号转换成数字信号的电路,称为模数转换器(简称ADC转换器);⽽将能反数字信号转换成模拟信号的电路称为数模转换器(简称DAC转换器),ADC转换器和DAC 转换器已经成为计算机系统中不可缺少的接⼝电路。
2 数模转换电路2.1 数模转换电路原理数字量是⽤代码按数位组合起来表⽰的,对于有权码,每位代码都有⼀定的权。
为了将数字量转换成模拟量,必须将每1位的代码按其权的⼤⼩转换成相应的模拟量,然后将这些模拟量相加,即可得到与数字量成正⽐的总模拟量,从⽽实现了数字—模拟转换。
这就是构成DAC转换器的基本思路。
2.2 数模转换电路的主要性能指标DAC转换器的主要性能指标有:转换速度、转换精度、抗⼲扰能⼒等。
在选⽤D/A转换器时,⼀般应根据上述⼏个性能指标综合进⾏考虑。
2.3 ⼆进制加权架构从概念上讲,最简单的DAC采⽤的是⼆进制加权架构,在该架构中,将n个⼆进制加权元件(电流源、电阻器或电容器)进⾏组合以提供⼀个模拟输出(n = DAC分辨率)。
这种架构虽然最⼤限度地减少了数字编码电路,但MSB和LSB加权之间的差异却随着分辨率的增加⽽增⼤,从⽽使得元件的精确匹配变得很困难。
采⽤该架构的⾼分辨率DAC不仅难以制造,⽽且还对失配误差很敏感。
2.4 开尔⽂(Kelvin)分压器架构开尔⽂分压器架构由2的n次⽅个等值电阻器组成,与⼆进制加权法相⽐,这种架构简化了匹配处理(见图1)。
adc 转换原理
adc 转换原理
ADC(模数转换器)是一个电子器件或模块,它将模拟信号转换为数字信号。
其基本原理是将连续变化的模拟信号在时间轴上进行离散化,然后将每一个离散化的采样值转换为对应的数字数值。
下面将详细介绍ADC的工作原理:
1. 采样:ADC首先对模拟信号进行采样,即在一段时间内(采样周期)取样多个离散点,以获取信号的近似表示。
采样周期的选择取决于信号的频率和所需精度。
2. 量化:采样完成后,采样值需要进行量化处理。
量化是指将连续的模拟信号离散化为一定数量的离散级别。
ADC将每个采样值映射到一个对应的离散级别上,这个级别通常用数字表示。
量化级别的数量决定了系统的精度和分辨率。
3. 编码:量化后的离散化数值需要进一步转换为二进制码。
编码过程通常使用二进制编码,将每个量化级别对应的离散值转换为一个二进制数。
编码器将每一个离散值映射到与其对应的二进制码。
4. 样保持:为了确保每个采样值在进行编码之前保持稳定,ADC通常会使用样保持电路。
样保持电路将每个采样值保持在一个固定的电容上,以便在转换过程中稳定地提供采样值。
5. 转换:最后,编码后的二进制数被传送到数模转换器
(DAC)进行数字信号的重建或使用。
数模转换器接收二进制编码,并根据对应的大小生成相应的模拟信号输出。
总的来说,ADC的工作原理就是通过采样、量化、编码和转换等一系列步骤,将连续变化的模拟信号转换为对应的离散化数字信号,从而实现模拟信号到数字信号的转换。
这样,我们就能够对模拟信号进行数字化处理和分析。
adc0809模数转换公式
adc0809模数转换公式ADC0809模数转换公式ADC0809是一种八位串行控制ADC(Analog-to-Digital Converter,模数转换器),它可以将模拟信号转换为数字信号。
ADC0809采用的是逐次比较法,最大转换速率为100kHz。
其输出数据格式为二进制补码形式。
模数转换公式一般为:V_{in} = \frac{D}{2^n} * V_{REF}V_{in}为输入模拟电压,D为ADC输出数字量,n为ADC的位数,V_{REF}为ADC的参考电压。
ADC0809工作原理ADC0809的工作原理基于逐次比较法,其主要部分有:比较器、运算放大器、8位移位寄存器、控制逻辑和输出寄存器。
当模拟信号被送入ADC0809时,首先通过比较器进行比较,如果比较器的一个输入端被送入一个参考电压,比较器的另一个输入端被送入输入模拟信号,比较器输出与输入端相连的开关被打开,运算放大器输出的电压跟随着比较器的输出变化。
在ADC0809的控制下,运算放大器会把比较器输出的电压值进行增益调整并送入8位移位寄存器。
这个过程可以理解为,ADC0809逐位地进行比较,并将每位的比较结果转换成二进制码存在寄存器中。
当所有位的比较和转换完成后,ADC0809会将二进制码输出到外部的数据总线上,从而提供给后面的数字电路进行处理。
ADC0809的典型应用场景ADC0809主要用于需要将模拟信号转换成数字信号的场合。
下面列举一些典型的应用场景:1.嵌入式系统中,ADC0809可以将传感器测量到的模拟信号转换成数字信号,为嵌入式系统提供数字化的数据。
2.工业自动化领域中,ADC0809可以将工控设备传感器采集的模拟信号转换成数字信号,为人机界面提供数字化的数据。
3.实验室仪器控制中,ADC0809可以将各类传感器测量到的模拟信号转换成数字信号,用于仪器控制和数据处理。
第九章 AD、DA转换
采样、保持、 采样、保持、量化和编码
一般前两步由采样保持电路完成,量化编码由ADC来完成。 来完成。 一般前两步由采样保持电路完成,量化编码由ADC来完成
对于n位输出二进制码,并行ADC就需要个比较器 显然, 对于n位输出二进制码,并行ADC就需要个比较器。显然, 就需要个比较器。 随着位数的增加所需硬件将迅速增加, >4时 并行ADC较 随着位数的增加所需硬件将迅速增加,当n>4时,并行ADC较 复杂,一般很少采用。因此并行ADC适用于速度要求很高 适用于速度要求很高, 复杂,一般很少采用。因此并行ADC适用于速度要求很高,而 输出位数较少的场合。 输出位数较少的场合。
与之接近的离散数字电平,这个过程称作量化 与之接近的离散数字电平,这个过程称作量化。 量化。 由 零 到 最 大 值 ( MAX ) 的 模 拟 输 入 范 围 被 划 分 为 1/8 , 2/8……7/8共23-1个值,称为量化阶梯。 ……7 个值,称为量化阶梯 量化阶梯。 而相邻量化阶梯之间的中点值1 16, 16……13/16称为 称为比较 而相邻量化阶梯之间的中点值 1/16 , 3/16……13/16 称为 比较 电平。 电平。
采样后的模拟值同比较电平相比较,并赋给相应的量化阶梯值。例如, 采样后的模拟值同比较电平相比较, 并赋给相应的量化阶梯值 。例如, 采样值为7 32MAX,相比较后赋值为2 MAX。 采样值为7/32MAX,相比较后赋值为2/8MAX。 把量化的数值用二进制数来表示称作编码 把量化的数值用二进制数来表示称作编码。 编码有不同的方式。例如上述的量化值2/8MAX,若将其用三位自然加权 编码有不同的方式。例如上述的量化值2/8MAX, 二进制码编码,则为010。 二进制码编码,则为010。
不同位数的ADC转换结果计算
5122100005v即5mv然后我们只需要用被转换的电压除以adc的转换精度即可0012000524根据四舍五入即为2而0014000528约等于3
不位数的 ADC转换结果计算
我们说一个ADC转换器是8-bit或12-bit的,12-bit的ADC比8-bit的贵,因为8-bit的ADC精度不如12-bit,为什么? 先来看下面的一张图,不同位数的ADC对应的转换结果:(前提: ADC的参考电压VRL = 0V, VRH = 5.12V)
我们知道ADC的转换结果是一个unsigned类型,根据数据的四舍五入取舍即可计算得到答案。比如上图10-bit的ADC,为什么0.012V转 换结果是2,而0.014V转换结果是3?首先计算10-bit ADC的识别能力(就是常说的转换精度): 5.12 ÷ 2 ^10 = 0.005V (即5 mV), 然后我们 只需要用被转换的电压除以ADC的转换精度即可,0.012 ÷ 0.005 = 2.4 ,根据四舍五入即为2,而 0.014 ÷ 0.005 = 2.8 约等于3。
第12章 D-A转换和A-D转换
2R I 16
2R I 16
2R I 8
2R I 4
2R I 2 U R EF
R
R
R
I=
U R EF R
倒T形电阻网络D/A转换器(2)
第12章 A/D转换和D/A转换电路
12.1 12.2 12.3 概述 数/模(D/A)转换器 模/数(A/D)转换器
12.1 概述
模拟量输入/输出通道的一般结构框图
虚线框l为模拟量输入通道,虚线框2为模拟量输出通道。 1 生
传感器1 信号处理1
…
产
过
多 路 开 关
传感器n
信号处理n
采 样 保 持 器
12.3 模/数转换器(ADC)
ADC的基本工作原理: A/D转换是将模拟信号转换为数字信号。转换过程
通过取样、保持、量化和编码四个步骤完成。
1. 取样和保持 取样——将时间上连续变化的模拟信号转换为时间上离散 的模拟信号,即转换为一系列等间隔的脉冲。 保持——ADC把取样信号转换成数字信号需要一定的时间, 需要将这个断续的脉冲信号保持一定时间以便进行转换。
芯片中已经设置了Rfb, 只要将9号管脚接到运算放
大器输出端即可。但若运算放大器增益不够,还需 外接反馈电阻。
DAC0832的使用方式:双缓冲器型、单缓冲器型和直通型
D7 … D6 D0 选通1 选通2 R fb I OUT1 I OUT2 RF
- +
∞ +
…
U
D 7 D6 D0
R fb I OUT1 I OUT2 VCC ILE WR 1 U WR REF 2 AGND DGND XFER CS (b) R
AD转换,ADC的原理及分类
AD转换,ADC的原理及分类精准、快速、高效、低成本、这是‘招个电子工程师’服务的精髓!如果您的技术团队需要扩军,那么,热烈欢迎各大中小企业的HR 和招聘负责人与我们联系!具体合作详情请咨询管理员微信:1051197468在仪器仪表系统中,常常需要将检测到的连续变化的模拟量如:温度、压力、流量、速度、光强等转变成离散的数字量,才能输入到计算机中进行处理。
这些模拟量经过传感器转变成电信号(一般为电压信号),经过放大器放大后,就需要经过一定的处理变成数字量。
实现模拟量到数字量转变的设备通常称为模数转换器(ADC),简称A/D。
通常情况下,A/D转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。
取样和保持取样是将随时间连续变化的模拟量转换为时间离散的模拟量。
取样过程示意图如图11.8.1所示。
图(a)为取样电路结构,其中,传输门受取样信号S(t)控制,在S(t)的脉宽τ期间,传输门导通,输出信号vO(t)为输入信号v1,而在(Ts-τ)期间,传输门关闭,输出信号vO(t)=0。
电路中各信号波形如图(b)所示。
通过分析可以看到,取样信号S(t)的频率愈高,所取得信号经低通滤波器后愈能真实地复现输入信号。
但带来的问题是数据量增大,为保证有合适的取样频率,它必须满足取样定理。
取样定理:设取样信号S(t)的频率为fs,输入模拟信号v1(t)的最高频率分量的频率为fimax,则fs与fimax必须满足下面的关系fs≥2fi max,工程上一般取fs>(3~5)fimax。
将取样电路每次取得的模拟信号转换为数字信号都需要一定时间,为了给后续的量化编码过程提供一个稳定值,每次取得的模拟信号必须通过保持电路保持一段时间。
取样与保持过程往往是通过取样-保持电路同时完成的。
取样-保持电路的原理图及输出波形如图11.8.2所示。
电路由输入放大器A1、输出放大器A2、保持电容CH和开关驱动电路组成。
电路中要求A1具有很高的输入阻抗,以减少对输入信号源的影响。
ADC参数解释和关键指标
ADC参数解释和关键指标ADC是模数转换器(Analog-to-Digital Converter)的简称,它将模拟信号转换为数字信号。
在数字化时代,模数转换是非常重要的过程之一,因为数字信号在计算机和电子设备中更易于处理和传输。
本文将解释ADC参数的含义和关键指标。
首先,我们需要了解几个基本概念。
1. 分辨率(Resolution):分辨率指的是ADC可以提供的离散量化信号的级别数。
分辨率越高,ADC可以提供更精确的数字表示。
常用的分辨率单位是位(bit),表示ADC的输出值是二进制的。
例如,一个12位ADC可以提供2^12=4096个不同的量化级别。
2. 采样率(Sampling Rate):采样率是指每秒钟采样的次数,通常用赫兹(Hz)表示。
采样率决定了ADC能够捕捉到的模拟信号的频率范围。
根据奈奎斯特定理,采样率应至少是信号最高频率的两倍。
接下来,我们将讨论一些关键的ADC参数和指标。
1. 量程(Full Scale Range):量程是指ADC能够测量的输入信号的最大范围。
它通常使用伏特(V)单位表示。
例如,一个0-5V的ADC将在0V到5V的范围内进行测量。
2. 精度(Accuracy):精度是指ADC输出值与实际输入值之间的误差。
它通常使用百分比或最大输出误差(Maximum Output Error)表示。
例如,一个12位精度的ADC可能有1%的误差,即最大输出误差为0.01*量程。
3. 信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR):信噪比是指有效信号与噪声信号之间的比值。
它通常以分贝(dB)表示,dB = 20 * log10(信号/噪声)。
信噪比越高,ADC可以提供更精确的数字表示。
4. 使能时间(Conversion Time):使能时间是指ADC完成一次转换所需的时间。
它通常以微秒(μs)为单位表示。
较短的转换时间意味着ADC可以更快地采集信号。
5. 非线性误差(Non-linearity Error):非线性误差表示ADC输出与输入之间的非线性关系。
数位类比转换数位类比转换,主要是将数位讯号,转换为类比讯号,常用
數位/類比轉換數位/類比轉換,主要是將數位訊號,轉換為類比訊號,常用的 IC 晶片有ADC08、ADC0800等八位元的數位/類比轉換器。
DAC0800規格介紹:〃5V 工作電壓〃八位元數位轉類比 〃輸入為數位值(0..255) 〃輸出為類比電流I outI out = I Fs (B 1/2 + B 2/4 + B 3/8 + B 4/16 + B 5/32 + B 6/64 + B 7/128 + B 8/256) 其中:I Fs 為滿刻度電流DAC0800接腳介紹:〃VLC :用來判斷B1~B8的信號準位,Pin 1其中臨界電壓Vth = VLC + 1.4V 當B1~B8的信號準位大於Vth 則為Hi(1) 否則為Lo(0)若使用TTL 邏輯準位,則VLC 需接地〃IOUT :正向類比輸出,Pin 4與IOUT 成互補〃IOUT :反向類比輸出,Pin 2 與IOUT 成互補IOUT 與IOUT 兩者總和為滿刻度電流I FsDAC0800B812B711B610B59B48B37B26B15VR+14VR-15IOUT 4IOUT2COMP16VLC1〃Vee :負電源輸入端,Pin 3負電壓範圍-4.5V~-18V〃Vcc :正電源輸入,Pin 13使用 +5V〃B1~B8:資料匯流排(D7~D0),Pin 5 ~ Pin 12B1為高位元(MSB) B8為低位元(LSB)〃VR+:正參考電壓輸入端加一電阻Rref ,用來取得滿刻度電流I Fs 其中:I Fs = Vref/Rref滿刻度電流範圍為 0.2mA ~ 4mA〃VR-:負參考電壓輸入端〃Comp :頻率補償接腳 接一個電容到VeeVrefDAC0800B812B711B610B59B48B37B26B15VR+14VR-15IOUT 4IOUT2COMP16VLC1Rref RrefDAC0800 的輸出:〃DAC0800的輸出為電流輸出〃所以在一般運用上,必需加一個OP AMP 將電流輸出轉換為電壓〃參考電路:其中:I Fs = Vref/Rref輸出電流與輸入數位值(B1~B8)的關係:(B1為高位元,B8為低位元) IOUT = I Fs * (B1..B8) / 256Vo的值不可以超過OP AMP的供應電壓,否則無法得到滿刻度電流例如:使用DAC0800作數位類比轉換,其中:Vref = 5VRref = 2kRf = 2k數位輸入(B1..B8) = 50H問:I Fs=?,IOUT=?,Vo=?解:I Fs = Vref / Rref = 5V / 2K = 2.5mAIOUT = I Fs * (B1..B8) / 256= 2.5mA * (50H=80) / 256= 2.5mA * 80 / 256= 0.7812mAVo = IOUT * Rf= 0.7812mA * 2K = 1.5625V數位/類比轉換實習實習目的:〃瞭解數位/類比轉換的方法〃熟悉DAC08(數位/類比)轉換器的用法實習功能:〃數位輸入範圍為8位元(0~255)〃將數位輸入轉換為類出電壓輸出〃類比輸出電壓範圍為0~5.1V〃使用DAC08或其替代品〃數位輸入值由4*4鍵盤輸入〃並將轉換結果顯示在LCD顯示器上硬體分析:欲完成本實習所需之功能,首先須有一個4*4的鍵盤可以用來輸入所要轉換的數位值;再來就是要有一個數位/類比轉換器(DAC08或DAC0800),將數位輸入轉換為類比電流;然後再用 OP AMP 將電流轉換為電壓;最後把該數位輸入值所代表類比電壓,顯示在LCD顯示器上。
adc数模转换原理
adc数模转换原理ADC数模转换原理是指模拟-数字转换器(ADC)将模拟信号转换为数字信号的技术原理。
在现代电子技术中,ADC被广泛应用于各种领域,比如通信、测量仪器、移动设备等。
本文将详细介绍ADC 数模转换原理,包括其工作原理、分类、应用以及相关技术发展等方面。
一、工作原理ADC数模转换原理的核心是模拟信号的采样和量化。
采样是指将连续的模拟信号在一定时间间隔内进行离散化处理,即在一段时间内对信号进行采样并记录采样值。
量化是指将采样得到的模拟信号值转换为离散的数字信号值。
ADC通过这两个过程将连续的模拟信号转换为离散的数字信号,实现模拟信号的数字化处理。
ADC的工作流程如下:首先,模拟信号通过采样电路进行采样,采样电路可以是简单的电阻分压电路或者是更复杂的采样保持电路。
然后,采样得到的模拟信号通过量化电路进行量化,量化电路将连续的模拟信号离散化为一系列离散的数字信号值。
最后,通过编码电路将量化后的数字信号转换为二进制码,输出给数字系统进行处理。
二、分类根据采样方式的不同,ADC可以分为两类:间断采样和连续采样。
间断采样是指在一段时间内进行有限次的采样,然后将采样得到的值进行处理;连续采样是指在无限小的时间间隔内进行连续的采样,然后将连续的信号进行处理,得到离散的数字信号。
根据量化方式的不同,ADC可以分为两类:线性量化和非线性量化。
线性量化是指将模拟信号的幅度等分为若干个离散的电平,然后将每个电平对应的模拟信号值量化为相应的数字信号值;非线性量化是指根据信号的特性进行非线性量化,如压缩量化、乘法量化等。
三、应用ADC广泛应用于各个领域,其中最常见的应用是在通信系统中。
在通信系统中,模拟信号需要被转换为数字信号进行处理和传输。
比如,手机上的麦克风采集到的声音信号需要经过ADC转换为数字信号,然后通过通信系统传输给接收方,接收方再通过数字-模拟转换器(DAC)将数字信号转换为模拟信号,最终恢复为声音。
adc转换基本原理
adc转换基本原理ADC转换(Analog-to-Digital Conversion)是将模拟信号转换成数字信号的过程,ADC通常由模拟信号输入接口、采样保持电路、模拟到数字转换电路和数据输出接口等部分组成。
在电子设备中,ADC广泛应用于数据采集、信号处理、机器控制以及视频信号处理等领域。
ADC的基本原理是:将模拟量信号(电压、电流、温度等)经过采样和量化处理,转换成数字量信号(二进制串),然后再经过数字信号处理来完成各种复杂的算法运算。
ADC采用了采样和保持电路,以及数字与模拟转换器来实现信号的转换。
采样和保持电路是用来将模拟信号转换成离散时间信号的。
在ADC中,采样是指对输入信号进行周期性取样,将连续时间信号离散化成离散时间信号的过程。
保持则是指输入信号在采样过程中被保持在一个恒定的电平,以便在后续的处理中进行信号转换。
采样保持电路的作用是将输入信号经过采样和保持处理后,输出一个与输入信号幅度相等、脉冲宽度相等、脉冲时间不等的电压脉冲信号。
数字到模拟转换器是用来将电压或电流等模拟信号转换成数字信号的。
在ADC中,数字到模拟转换器的任务是将采样后的离散时间信号(数字信号)转换成与输入模拟信号相同的模拟信号。
数字到模拟转换器通常采用渐进逼近转换器、容积型转换器、积分转换器等模数转换器,取决于具体应用场合。
模拟到数字转换器则是用来将模拟信号转换成数字信号的。
在ADC中,模拟到数字转换器将输入的模拟信号转换成对应的数字信号,这个数字信号是采用二进制进行编码的。
模拟到数字转换器是ADC的关键部分,其精度和速度直接影响到ADC的性能。
ADC转换的过程可分为三个基本步骤:采样、量化和编码。
采样与量化都是将连续信号变为离散信号的过程,采样是时间上的离散,量化是幅度上的离散,而编码则是将量化后的离散信号转换为数码代码。
ADC最早的应用可以追溯到十五世纪的时候,但当时的ADC仅仅是一种简单的放大器。
十九世纪中期,人们开始使用一个转换器——Callendar-Van Dusen转换器来测量温度。
第十一章类比数位转换器.ppt
數數數數數數 VI + 數數數 數數/數數 數數 數/數數 數數數 數數數數
-
1 N數數 2 數數數數 3 N Vo DAC
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類比/數位轉換之種類
雙斜率型ADC
當時間為0,控制電路將計數器預設為零。 將欲轉換之輸入電壓VI經開關SW1切換選擇輸入至積分器。
若輸入信號為正,則積分器輸出信號為圖11-4所示之負斜率T1。 經比較器輸出一數位信號D0為『1』,此時脈信號fs輸入至計數 器計數。 當計數器計數到某一固定數值時,控制電路立即將積分器輸入 切換至參考輸入電壓Vref並將計數器清為0。 當輸入信號為負電壓,積分器會出現圖11-4之正斜坡(T2),使 積分器輸出電壓為負電壓而禁能時脈信號fs輸入至計數器計數, 使計數器無法再計數。
開始 轉換 信號
中斷 請求 信號
CS:須與RD與WR配合。低電位時,ADC0804方可進行A/D轉換及數位資料讀取。 WR:當CS及WR同時為0時,ADC0804將被重置,INTR將被定為「1」;而當CS =「0」, WR信號為上升緣時,將啟動ADC0804,使其開始進行A/D轉換。 RD:當CS及RD同時為「0」時,轉換器之資料可透過DB0~DB7送出,當CS = 「0」,RD信號為上升緣時,INTR信號將被設定為「1」。
數數數數數數 數數數數數數數數 數數 數數
數數 數
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內容大綱(我們在哪裡?)
類比/數位轉換原理 類比/數位轉換之種類
回饋型ADC 、雙斜率型ADC、並聯型ADC 、電壓轉頻率 型ADC
ADC使用之注意事項
類比/數位轉換器ADC0804輸出碼
類比/數位轉換器ADC0804功能
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去度量;u0、u1、…,便得到整量化的數字量。 u0=2.4Q 2Q 010 u1=4.0Q 4Q 100 u2=5.2Q 5Q 101 u3=5.8Q 5Q 101
編碼
將整量化後的數位量進行編碼,以便讀入和識別;
編碼僅是對數位量的一種處理方法。
例如:Q=0.5V/格,設用三位元(二進編碼)
化過程)
2
類比轉數位原理
取樣
按取樣定理對類比信號進 行等時間間隔取樣
將得到的一系列時域上 的樣值去代替u=f(t),即 用u0、u1、…、un代替 u=f(t)
這些樣值在時間上是離散 的值
但在幅度上仍然是連續 類比量
3
類比轉數位原理
量化
在幅值上再用離散值來表示。方法是用一個量化因數Q
f = 50M /(49+1)/5 = 200 KHZ 轉換時間=1/f=0.5us
程式實現該功能
rADCCON=(rADCCON&0xC03F)|(~0xC03F)
&(0x31<<6) //設置預分頻值
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A/D控制暫存器ADCCON
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A/D資料暫存器ADCDAT0
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啟動取樣步驟
ADC測試程式void Test_Adc(void)
Nhomakorabea功能說明:初始化ADC相關暫存器, 並讀ADC通道讀寫函數 主要程式如下: /************************************** ************************************ Function name: TestADC Parameter : void Description : 讀通道0,並將讀取 的值通過串列埠列印出來 Return : void Argument : 按'ESC'鍵退出實驗 測試 Autor & date : *************************************** ***********************************/
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至少工作在2.5MHz Clock rate下 所以轉換速率可以達到500KSPS
5
S3C2410X A/D轉換器和觸控螢幕介 面
AIN[7]接上拉電阻 到VDDA_ADC, 觸 控螢幕的
X通道連接到
S3C2410的AIN[7] Y通道應該連接到 AIN[5]
6
ADC 應用電路
參數說明:ch : 決定那個通道被選擇 主要功能:指定某一通道(ch)進行轉換, 並讀出轉換值 該函數的程式如下: /***************************************** ********************************* Function name: Read_Adc Parameter : ch : ADC的通道,範圍0~7 Description : 讀取相應通道ch的類比轉數位 的值 Return : 返回類比轉數位的值 Argument : Autor & date : ************************************************** ************************/
void Main(void) { BoardInitStart(); // 系統初始化,MMU初始化 SystemClockInit(); // 系統時鐘初始化 MemCfgInit(); //設置NAND FLASH的配置暫存器 PortInit(); //S3C2410X的GPIO初始化 SerialSwitch(0); // 選擇串列埠0 SerialChgBaud(115200); // 串列傳輸速率115200 while( 1 ) { printf("FS2410XP ADC Test,please Enter 'ESC' to exit\n"); Test_Adc(); //調用ADC實 驗函數 } }
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主函數Main
功能說明:主要實現對模擬通道0的轉 換,通過調節接在通道0上的可調 電阻來改變模擬量的輸入,通過串列埠 將獲得的資料回顯到串列埠。 主要程式如下: /******************************************* ******************************** Function name: Main Parameter : void Description : 初始化系統,串列埠,並 調用ADC實驗函數 Return : void Argument : Autor & date : ******************************************** ******************************/
允許ADC的時鐘輸出
rCLKCON
= rCLKCON | (1<<15)
將ADCCON暫存器的BIT0置1
可以啟動轉換,當啟動轉換後,該位會被自動
清除 同時啟動轉換時還需要指定轉換通道
下面程式啟動通道0的取樣轉換
rADCCON=0x1|(0x0<<3)
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獲取轉換結果
當A/D轉換結束後,可以讀取ADCDAT暫存 器的內容
靈敏度為10mV/℃ 工作溫度範圍為0℃-100℃ 工作電壓為4-30V 精度為± 1℃ 最大線性誤差為± 0.5℃ 靜態電流為80uA 該器件如塑封三極管(TO-92)
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設置A/D取樣的時鐘頻率
主時鐘的頻率為50MHZ,
A/D取樣預分頻值設為49 而完成一次轉換至少需要5個Clock週期 則取樣頻率:
void Test_Adc(void) { int a0=0; //Initialize variables U32 rADCCON_save = rADCCON; preScaler = ADC_FREQ; printf("ADC conv. freq. = %dHz\n",preScaler); preScaler = GetMasterClock()/ADC_FREQ -1; //PCLK:50.7MHz printf("PCLK/ADC_FREQ - 1 = %d\n",preScaler); while( getkey() != ESC_KEY ) { a0=ReadAdc(0); printf( "AIN0: %04d\n", a0 ); Delay( 80 ) ; } rADCCON = rADCCON_save; printf("\nrADCCON = 0x%x\n", rADCCON); }
int ReadAdc(int ch) { int i; static int prevCh=-1; rADCCON = (1<<14)|(preScaler<<6)|(ch<<3); //setup channel if(prevCh!=ch) { rADCCON = (1<<14)|(preScaler<<6)|(ch<<3); //setup channel for(i=0;i<LOOP;i++); //delay to set up the next channel prevCh=ch; } rADCCON|=0x1; //start ADC while(rADCCON & 0x1); //check if Enable_start is low while(!(rADCCON & 0x8000)); //check if EC(End of Conversion) flag is high return ( (int)rADCDAT0 & 0x3ff ); 15 }
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S3C2410X的A/D簡介
8通路10位A/D轉換器 支援觸控螢幕介面
獨立/自動X/Y位置轉換模式
轉換器的主要特性:
解析度:± 1LSB 微分線性度誤差: 積分線形度誤差:
± 1.5LSB ± 1LSB 最大轉化速率:500KSPS 輸入電壓範圍:0~3.3v
A/D轉換器
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ADC 應用電路位置
J1-ADC輸入介面
U2-ADC AIN1溫度感測器
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LM35D溫度感測器元件
輸出電壓與攝氏溫度成正比例的溫度傳感器, 可直接讀出 溫度值 使用時無需外圍元件,也無需調試和較正(標定) 只要外接一個1V的表頭(如指針式或數字式的萬用表) 特性:
下面程式等待通道0的A/D轉換
實現的程式如下:
while(!(rADCCON & 0x8000)); //等待,直 到A/D轉換結束 data=rADCDAT; //獲得轉換後的 資料
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int Read_Adc(unsigned char ch)A/D讀取通道函數
ADC類比轉數位實驗
瞭解類比轉數位的基本原理 寫程式對類比輸入進行採集和轉換, 並將結果顯示在超級終端機
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類比轉數位原理
經常遇到的物理參數
如電流、電壓、溫度、壓力、速度等電量或非
電量都是模擬量 模擬量的大小是連續分佈的,且經常也是時間 上的連續函數