数模和模数转换器
第八章 数模、模数转换器
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A/D转换器 8.2 A/D转换器
用二进制代码来表示各个量化电平的过程叫做编码。 用二进制代码来表示各个量化电平的过程叫做编码。 由于数字量的位数有限,一个n位的二进制数只能表示2 由于数字量的位数有限,一个n位的二进制数只能表示2n 个值,因而任何一个采样-保持信号的幅值, 个值,因而任何一个采样-保持信号的幅值,只能近似地逼近 某一个离散的数字量。 某一个离散的数字量。因此在量化过程中不可避免的会产生 误差,通常把这种误差称为量化误差。显然,在量化过程中, 误差,通常把这种误差称为量化误差。显然,在量化过程中, 量化级分得越多,量化误差就越小。 量化级分得越多,量化误差就越小。
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A/D转换器 8.2 A/D转换器
3.逐次逼近型模-数转换器 逐次逼近型模逐次逼近型模-数转换器一般由顺序脉冲发生器、 逐次逼近型模-数转换器一般由顺序脉冲发生器、逐次逼 近寄存器、 数转换器和电压比较器等几部分组成, 近寄存器、模-数转换器和电压比较器等几部分组成,其原理 框图如图 12所示 所示。 框图如图8-12所示。 一次转换过程如表 一次转换过程如表8-3和图8-15所示。 15所示。 所示
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D/A转换器 8.1 D/A转换器
8.1.3 T形电阻网络D/A转换器 T形电阻网络D/A转换器 形电阻网络D/A
为了克服权电阻网络D/A转换器中电阻阻值相差过大的缺 为了克服权电阻网络D/A转换器中电阻阻值相差过大的缺 D/A 点,又研制出了如图8-3所示的T形电阻网络D/A转换器,由R 又研制出了如图 所示的T形电阻网络D/A转换器, D/A转换器 和2R两种阻值的电阻组成T形电阻网络(或称梯形电阻网络) 2R两种阻值的电阻组成T形电阻网络(或称梯形电阻网络) 两种阻值的电阻组成 为集成电路的设计和制作带来了很大方便。网络的输出端接 为集成电路的设计和制作带来了很大方便。 到运算放大器的反相输入端。 到运算放大器的反相输入端。 提高转换速度和减小尖峰脉冲的有效方法是将图 提高转换速度和减小尖峰脉冲的有效方法是将图8-4电路 改成倒T形电阻网络D/A转换电路, D/A转换电路 所示。 改成倒T形电阻网络D/A转换电路,如图8-6所示。
数模和模数转换器的应用
的内容在DAC 寄存器中锁存。
• (3) 进入DAC 寄存器的数据送入D/ A 转换器转换成模拟信号, 且随时 可读取。DAC0832 在不同信号组合的控制下可实现三种工作方式: 双缓冲器型、单缓冲器型和直通型, 如图8-6 所示。
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8. 2 数/ 模转换器(DAC)
• ①双缓冲器方式, 如图8-6 (a) 所示: 首先, 给
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8. 3 模/ 数转换器(ADC)
• 1. 取样和保持 • 取样(又称抽样或采样) 是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。其过程如图8-7 信 号, UO 为取样后输出信号。 • 取样电路实质上是一个受控开关。在取样脉冲CP 有效期τ 内, 取样开 关接通, 使UO =UI; 在其他时间(Ts -τ) 内, 输出UO =0。因此, 每经过一 个取样周期, 在输出端便得到输入信号的一个取样值。 • 为了不失真地用取样后的输出信号UO 来表示输入模拟信号UI, 取样频 率f s 必须满足fs≥2fmax (此式为取样定理)。其中, fmax 为输入信号UI 的 上限频率(即最高次谐波分量的频率)。
• 倒T 型电阻网络DAC 的组成框图如图8-2 所示, 数据锁存器用来暂时 存放输入的数字量, 这些数字量控制模拟电子开关, 将参考电压源UREF 按位切换到电阻译码网络中变成加权电流, 然后经运放求和输出相应 的模拟电压, 完成D/ A 转换过程。
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8. 2 数/ 模转换器(DAC)
输入寄存器直接存入DAC 寄存器中并进行转换。这种工作方式称为
单缓冲方式, 即通过控制一个寄存器的锁存, 达到使两个寄存器同时选
通及锁存。
第8章数模转换器与模数转换器
R ∞
O1 O2
-
+
uo
I /1 6
2R 2R
I /8
2R
I/4
2R
I/2
2R
I= V REF / R
R
A B
R
C
R
D
I/8
I/4
I/2
I
-VREF
1. 倒T形电阻网络DAC
(1)电阻译码网络
电阻译码网络由R及2R两种电阻接成倒T形构成。由于网络两个输出端O1,O2都处 于零电位(O1点为虚地),所以从A、B、C任一节点向左看等效电阻都是2R, 如图(b)所示,因此,基准源电流I为
数据总线 d0~d7 (CS1)① (CS2)② 数据1锁存到①输入锁存器 (WR1)① 数据1输入①输入锁存器 (WR1)② 数据2输入②输入锁存器 WR2(XFER) ILE=1 D/A寄存器锁存 数据2锁存到②输入锁存器
刷新模拟输出
8.1 DAC
8.1.3 1.
DAC的主要参数
第8章 数模转换器与模数转换器
ADC与DAC在工业控制系统中的作用举例。
非电模拟量
传感器
模拟信号
ADC
数字信号
数字系统
数字信号
DAC
模拟信号
执行机构
8.1 DAC
8.1.1 D/A转换基本原理
数字量是用代码按数位组合起来表示的,每一位代码都有一定的 权值。例如,二进制数1010,第四位代码权是23,代码“1”表 示数值为“8”;第三位代码权是22 ,代码“0”表示这一位没有 数;第二位代码权是21 ,代码“1”表示数值为“2”;第一位代 码权是20,代码“0”表示这一位没有数,这样1010所代表的十 进制数是8×1+4×0+2×1+1×0=10。可见,数模转换只 要将数字量的每一位代码,按其权数值转换成相应的模拟量, 然后将各位模拟量相加,即得与数字量成正比的模拟量。
模数转换器的原理及应用
模数转换器的原理及应用模数转换器,即数模转换器和模数转换器,是一种电子器件或电路,用于将模拟信号转换为数字信号,或将数字信号转换为模拟信号。
该器件在许多领域都有广泛的应用,包括通信、音频处理、图像处理等。
一、数模转换器的原理数模转换器的原理基于采样和量化的过程。
采样是指在一段时间间隔内对连续的模拟信号进行测量,将其离散化,得到一系列的样本。
量化是指将采样得到的模拟信号样本转换为对应的数字量。
1. 采样过程:通过采样器对连续的模拟信号进行采样,即在一段时间间隔内选取一系列点,记录其幅值。
采样频率越高,采样得到的样本越多,对原始信号的还原度越高。
2. 量化过程:将采样得到的模拟信号样本转换为数字量。
量化的目的是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号,通常使用二进制表示。
量化过程中,将采样得到的模拟信号样本确定为离散的幅值值,并用数字表示。
二、模数转换器的原理模数转换器将数字信号转换为模拟信号,其原理与数模转换器相反。
它将数字信号的离散样本重新合成为连续的模拟信号,恢复出原始的模拟信号。
1. 数字信号输入:模数转换器接收来自数字信号源的离散数字信号样本。
2. 重构模拟信号:根据输入的数字信号样本,模数转换器重构出原始的模拟信号。
这需要根据离散样本的幅值重新合成出连续变化的模拟信号。
三、模数转换器的应用模数转换器在许多领域都有广泛的应用,下面列举几个常见的应用领域:1. 通信系统:在通信系统中,模数转换器用于将数字信号转换为模拟信号进行传输。
它将数字信号编码为模拟信号,便于在传输过程中传递。
2. 音频处理:在音频处理系统中,模数转换器用于将数字音频信号转换为模拟音频信号,以便于放音或其他音频处理操作。
3. 图像处理:在数字图像处理领域,模数转换器用于将数字图像信号转换为模拟图像信号,以便于显示或其他图像处理操作。
4. 控制系统:模数转换器在控制系统中用于将数字控制信号转换为模拟控制信号,以便于控制各种设备或系统的运行。
电路中的模数转换与数模转换的原理与应用
电路中的模数转换与数模转换的原理与应用在现代电子设备中,模数转换和数模转换是一些关键的技术,广泛应用于音频、视频和通信等领域。
这些转换技术允许我们将模拟信号和数字信号之间进行转换,并在电路设计中发挥重要作用。
本文将探讨模数转换和数模转换的原理和应用。
一、模数转换(ADC)模数转换(Analog-to-Digital Conversion,简称ADC)是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。
它的原理基于量化和编码两个步骤。
首先,量化将连续的模拟信号分为不同的离散级别。
这个过程类似于将一个连续的信号映射到一组离散的数值上。
量化程度的精确度决定了数字信号的分辨率。
常见的量化方法有线性量化和非线性量化。
接下来,编码将量化后的数值转换为数字信号。
常见的编码方式包括二进制编码、格雷码和翻转码等。
其中,二进制编码是最常用的编码方式,它将每个量化级别与一个二进制码相对应。
模数转换器的应用非常广泛。
例如,在音频信号处理中,模数转换器将模拟音频信号转换为数字形式,使得我们可以进行数字信号处理,如音频编码和音频分析等。
此外,在通信系统中,模数转换器将模拟语音信号转换为数字信号,使得我们可以进行数字通信,如电话和移动通信等。
二、数模转换(DAC)数模转换(Digital-to-Analog Conversion,简称DAC)是将离散的数字信号转换为连续的模拟信号的过程。
它的原理与模数转换相反,包括解码和重构两个步骤。
首先,解码将数字信号转换为对应的离散数值。
解码过程与编码过程相反,常见的解码方式包括二进制解码和查找表解码等。
接着,重构将解码后的数值转换为模拟信号。
重构过程类似于对数字信号进行插值和滤波,以恢复出连续的模拟信号。
数模转换器在许多领域中也得到广泛应用。
例如,在音频播放器中,数模转换器将数字音频信号转换为模拟音频信号,供扬声器播放。
此外,在调制解调器中,数模转换器将数字通信信号转换为模拟信号,使其可以被传输和接收。
数电教材第章数模和模数转换
11.2.1 权电阻网络D/A转换器
2.输出电压旳计算: 输出电压为
v0 RF I RF (I3 I2 I1 I0 )
因为V- ≈V+=0, 故各电流为
I3
VREF R
d3, I2
VREF 2R
d 2,I1
VREF 4R
d1, I0
VREF 8R
d0
11.2.1 权电阻网络D/A转换器
注:根据数字量旳输入输出方式能够将D/A转换器提成 并行输入和串行输入两种类型,将A/D转换器提成并行 输出和串行输出两种类型。因为D/A转换器电路旳工作 原理较A/D转换器简朴,且是A/D转换器电路旳构成部 分,故先简介D/A转换器。
11.2 D/A转换器
D/A转换器旳目旳为:
D 111101…
R R R R 图11.2.5
11.2.2 倒T形电阻网络D/A转换器
R R R R 图11.2.5
R
VREF I
总旳电流为
I VREF R
di di
1时,Ii流入i 0时,I i流入地端
i
I
I
I
I
d3
(
2
)
d
2
(
4
)
d1
(
8
)
d
0
( 16
)
11.2.2 倒T形电阻网络D/A转换器
因为 I VREF
图11.2.6为采用倒T型电阻网络旳单片集成D/A转换器 CB7520(AD7520)旳电路。
图11.2.6 其输入为10位二进制数,采用CMOS电路构成旳模拟 开关。
11.2.2 倒T形电阻网络D/A转换器
输出电压为
ADC和DAC有什么区别?
ADC(模数转换器)和DAC(数模转换器)是数字信号处理中常见的两种转换器,它们的主要区别如下:
1. 功能:ADC将连续的模拟信号转换为对应的数字表示,将模拟信号的电压、电流等连续变化转换为离散的数字编码。
而DAC则将数字信号转换为相应的模拟信号,将离散的数字编码转换为相应的模拟电压或电流。
2. 方向:ADC是模拟到数字的转换器,将模拟信号转换为数字数据;而DAC是数字到模拟的转换器,将数字数据转换为模拟信号。
3. 输入/输出:ADC的输入是模拟信号,通常是电压或电流等连续变化的信号;而输出是对应的数字编码。
DAC的输入是数字数据,通常是离散的二进制编码;而输出是相应的模拟信号,如电压或电流。
4. 应用领域:ADC广泛应用于从模拟传感器(如温度传感器、光传感器等)获取数据、音频信号处理、数字通信等领域。
DAC主要用于音频信号合成、数字音频处理、图像生成等领域。
5. 分辨率:ADC和DAC的性能指标包括分辨率,即数值表示的精确度。
ADC的分辨率表示数字输出的位数,通常以比特(bit)表示;而DAC的分辨率表示数字输入的位数,也通常以比特表示。
总的来说,ADC和DAC是互为逆过程的转换器,一个将模拟信号转换为数字信号,另一个将数字信号转换为模拟信号。
它们在信号处理和通信领域中发挥着重要的作用,并且经常一起应用于将模拟信号转换为数字形式、经过数字处理后再转换回模拟信号的过程中。
如何设计简单的模数转换器和数模转换器电路
如何设计简单的模数转换器和数模转换器电路在电子领域中,模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)是常见的电路设备,它们可以将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换为模拟信号。
本文将介绍如何设计一种简单但有效的模数转换器和数模转换器电路。
一、模数转换器(ADC)电路设计:ADC的作用是将模拟信号转换为数字信号。
以下是一个简单的ADC电路设计方案:1. 采样电路:ADC的第一阶段是采样,即对模拟信号进行定期的采样。
可以使用开关电容电路或样保持电路来实现这一功能。
这些电路可以将输入信号保持在一个电容中,然后在固定的采样时间内读取电容电压。
2. 量化电路:采样之后,接下来需要将模拟信号量化为数字信号。
使用比较器和计数器可以实现这一过程。
比较器将采样信号与一个参考电压进行比较,并产生高低电平的输出信号。
计数器用于计算比较器输出信号的个数,并将其转换为数字表示。
3. 数字处理电路:ADC的最后一步是数字处理,即将量化后的数字信号进行处理和滤波。
这个过程可以使用微处理器或数字信号处理器(DSP)来完成。
数字处理电路可以对信号进行滤波、平滑和放大等操作,以提高最终输出结果的质量。
二、数模转换器(DAC)电路设计:DAC的作用是将数字信号转换为模拟信号。
以下是一个简单的DAC电路设计方案:1. 数字信号处理:DAC的第一步是对数字信号进行处理。
这可以通过计算机、FPGA或其他数字处理设备来完成。
在这一步中,将数字信号转换为对应的数值表示。
2. 数字到模拟转换:将处理后的数字信号转换为模拟信号的常用方法是使用数字锯齿波发生器。
数字锯齿波发生器通过逐步增加或减小电压的值来产生连续的模拟输出信号。
可以使用操作放大器和运算放大器来实现这个功能。
3. 输出放大和滤波:模拟信号产生后,可能需要通过放大器进行放大以适应实际应用场景。
此外,还可以使用滤波器来去除模拟信号中的噪声和杂散成分,以提高输出信号的质量和稳定性。
总结:通过以上简单的电路设计方案,我们可以实现基本的模数转换器和数模转换器。
数模和模数转换器
第八章 数模和模数转换器
所以电路中的电流关系如下:
第八章 数模和模数转换器
流入运放反相端的总电流在二进制数D控制下的表达式为
第八章 数模和模数转换器
输出电压
由上式可以看出,此电路完成了从数字量到模 拟量的转换。倒T形电阻网络由于其各支路电流不 随开关状态而变化,有很高的转换速度, 因此在 D/A转换器中被广泛使用。
2. ICL7106 A/D转换器 转换器 转换器
第八章 数模和模数转换器
ICL7106是双积分型CMOS工艺4位BCD码输出A/D转换器, 它包含双积分A/D转换电路、基准电压发生器、时钟脉冲产生 电路、自动极性变换、调零电路、七段译码器、LCD驱动器及 控制电路等。电路采用9 V单电源供电,CMOS差动输入, 可 直接驱动 位液晶显示器(LCD)。
3) 转换时间 转换时间 转换时间是A/D转换器完成一次从模拟量到数字 转换时间是A/D转换器完成一次从模拟量到数字 量的转换所需的时间,它反映了A/D转换器的转换速度。 量的转换所需的时间,它反映了A/D转换器的转换速度。
第八章 数模和模数转换器
8.2.2 典型的 典型的A/D转换器原理 转换器原理 1. 逐次比较型 逐次比较型A/D转换器 转换器
第八章 数模和模数转换器
在第二次积分结束时, 有 (8-3) 设CP脉冲的周期为TC,则式(7-3)可变为 即 (8-4)
(8-5)
第八章 数模和模数转换器
8.2.3 集成 集成A/D转换器及其应用 转换器及其应用 1. ADC0804 A/D转换器
图8-13 ADC0804外引线图
第八章 数模和模数转换器
1) 采样保持
第八章 数模和模数转换器
采样是在在时间上连续变化的信号中选出可供转换成数字 量的有限个点。根据采样定理,只要采样频率大于二倍的模拟 信号频谱中的最高频率, 就不会丢失模拟信号所携带的信息。 这样就把一个在时间上连续变化的模拟量变成了在时间上离散 的电信号。由于每次把采样电压转换成数字量都需要一定的时 间,因此在每次采样后必须将所采得的电压保持一段时间。 完 成这种功能的便是采样保持电路。图8-9示出了采样保持电路的 原理电路。
什么是电路中的数模转换和模数转换
什么是电路中的数模转换和模数转换电路中的数模转换和模数转换是指将数字信号和模拟信号互相转换的过程。
在现代电子设备和通信系统中,这两种转换方式起着至关重要的作用。
1. 数模转换:数模转换是将数字信号转换为模拟信号的过程。
在数字电路中,所有信息都以二进制形式表示,通过数模转换可以将数字信号转换为模拟电压、电流或其他模拟形式的信号。
常见的数模转换器是数字到模拟转换器(DAC),它将数字信号转换为模拟信号的输出。
数模转换器通常由一个数字输入和一个模拟输出组成。
数模转换器的输入可以是数字编码、数字信号或数字数据,输出信号则是连续的模拟波形。
在数模转换的过程中,数字信号经过采样和量化,然后根据一定的规则转换为相应的模拟信号。
数模转换在诸多应用中发挥着重要的作用,如音频和视频处理、通信系统中的调制解调器等。
通过数模转换,数字信号能够在模拟电路中进行处理和传输,实现数字与模拟信号之间的无缝衔接。
2. 模数转换:模数转换是将模拟信号转换为数字信号的过程。
在大部分现代电子设备中,数字信号更易于处理和存储,因此需要将模拟信号转换为数字信号以进行后续处理。
模数转换器(ADC)是常见的模数转换设备,它将模拟信号转换为离散的数字化信号。
模数转换器通常包含一个模拟输入和一个数字输出。
在模数转换的过程中,连续的模拟波形被分段采样,然后经过量化,最终转换为离散的数字信号。
适当的采样频率和精度可以确保模拟信号在数字化后能够保持较高的还原度。
模数转换在许多领域中被广泛使用,如音频和视频编码、传感器信号处理、通信系统中的调制解调器等。
通过模数转换,模拟信号可以被数字电路准确地表示和处理,实现了数字系统对模拟信号的感知和操作。
总结:数模转换和模数转换是电路中常见的信号转换方式,它们相互补充,使得数字和模拟信号能够在电子设备和通信系统中相互转换。
数模转换将数字信号转换为模拟信号,模数转换则将模拟信号转换为数字信号。
这两种转换方式的应用广泛,并在现代电子技术中扮演着重要的角色。
数模转换与模数转换器的原理与设计
数模转换与模数转换器的原理与设计数模转换和模数转换器是数字电子技术中常用的重要组件,是将模拟信号转换为数字信号或数字信号转换为模拟信号的关键设备。
在本文中,我们将介绍数模转换器(DA转换器)和模数转换器(AD转换器)的原理和设计。
一、数模转换器的原理与设计数模转换器(DA转换器)是将数字信号转换为模拟信号的设备。
它将数字信号按照一定的规则转换为模拟电压或电流输出,实现数字信号到模拟信号的转换。
数模转换器主要包括数字输入端、模拟输出端、数字控制电路和模拟输出电路。
数模转换器的原理是通过将数字输入信号通过根据控制信号的高低电平来控制开关电路的通断状态,由此来改变输出端的电压或电流。
常用的数模转换器有R-2R阻网络转换器、串行输入并行输出型转换器、并行输入串行输出型转换器等。
设计数模转换器时需要考虑以下几个要素:1. 分辨率:定义了转换器的精度,通常用比特数(Bit)来表示。
较高的分辨率意味着更精确的模拟输出。
2. 参考电压:转换器需要参考电压用于模拟输出的范围。
参考电压的选择需要根据具体应用场景来确定,通常为标准电压。
3. 输出范围:定义了模拟输出信号的最小和最大电压或电流值,用于确定模拟输出信号的幅值。
4. 更新速率:指的是数模转换器完成一次转换所需的时间,通常用赫兹(Hz)表示。
高的更新速率使得转换器能够快速响应输入信号的变化。
二、模数转换器的原理与设计模数转换器(AD转换器)是将模拟信号转换为数字信号的设备。
它将连续变化的模拟输入信号按照一定的规则转换为离散的数字输出信号。
模数转换器主要包括模拟输入端、数字输出端、模拟输入电路和数字控制电路。
模数转换器的原理是将模拟输入信号进行采样和量化,然后将量化结果转换为二进制数字输出。
常用的模数转换器有逐次逼近型转换器、积分型转换器、闪存型转换器等。
设计模数转换器时需要考虑以下几个要素:1. 采样率:采样率是指模数转换器对模拟输入信号进行采样的频率。
较高的采样率能够更准确地还原模拟输入信号。
数字模拟电路-12数模与模数转换器
信号的压缩与解压缩
利用数模和模数转换器,可以对通信信号进行压缩和解压缩,提高 传输效率和接收质量。
无线通信与卫星通信
在无线通信和卫星通信中,数模和模数转换器用于信号的转换和处理, 实现远距离通信和高质量语音、视频传输。
05 数模与模数转换器的挑战 与未来发展
串行DAC
串行DAC采用R-2R梯形网络或电荷再分配技术,通过逐位转换实 现数字到模拟的转换。其精度高,但转换速度相对较慢。
Σ-Δ DAC
Σ-Δ DAC采用过采样技术和噪声整形技术,在较低的分辨率下实现 高精度转换。其抗噪声能力强,适用于高精度应用。
DAC的性能指标
分辨率
线性度
DAC的分辨率指输出模拟电压的最小单位 变化量,通常以位数表示。分辨率越高, 输出电压变化越细腻。
ADC的工作原理
01
02
03
采样
将连续的模拟信号转换为 离散的数字信号,通过一 个适当频率的时钟信号控 制。
量化
将连续的模拟信号转换为 离散的数字信号,通过一 个适当的量化器实现。
编码
将量化后的信号转换为二 进制代码,输出数字信号。
常见的ADC类型
并行比较型ADC 逐次逼近型ADC
积分型ADC 流水线型ADC
DAC的线性度指实际输出模拟电压与理想 输出之间的偏差。线性度越高,偏差越小 ,输出信号质量越好。
转换精度
建立时间
转换精度指DAC的实际输出模拟电压与理 论输出之间的误差。误差越小,精度越高 。
建立时间指DAC从数字输入到稳定模拟输 出的时间。建立时间越短,表明DAC的响 应速度越快。
03 模数转换器(ADC)
数模转换器与模数转换器基本原理
数模转换器与模数转换器基本原理数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC)是现代电子设备中常见的模拟信号处理电路,它们用于将数字信号转换为模拟信号或将模拟信号转换为数字信号。
本文将详细介绍数模转换器和模数转换器的基本原理。
一、数模转换器(DAC)基本原理数模转换器将数字信号转换为模拟信号,通常用于将数字数据转换为模拟信号输出,如音频、视频等。
数模转换器的基本原理如下:1. 数字信号表示:数字信号由一系列离散的数值表示,通常用二进制表示。
比如,一个八位的二进制数可以表示0-255之间的数字。
2. 数字量化:数字量化是将连续的模拟信号离散化,将其转换为一系列离散的数值。
这可以通过将模拟信号分成若干个均匀的间隔来实现。
例如,将模拟信号分为256个等间隔的量化等级。
3. 数字到模拟转换:数字到模拟转换的过程是将离散的数字信号转换为连续的模拟信号。
这可以通过使用数字信号的离散值对应的模拟信号的电压值来实现。
比如,将一个八位的二进制数转换为0-5V之间的电压。
4. 输出滤波:为了减少转换过程中的噪声和失真,通常需要对转换器的输出信号进行滤波。
滤波器可以通过消除高频噪声、平滑信号等方式来实现,以获得更好的模拟输出信号。
二、模数转换器(ADC)基本原理模数转换器将模拟信号转换为数字信号,通常用于模拟信号的数字化处理,如传感器信号采集、音频信号编码等。
模数转换器的基本原理如下:1. 模拟信号采样:模拟信号是连续变化的信号,模数转换器需要将其离散化。
采样是指周期性地测量模拟信号的幅度。
采样频率越高,采样精度越高,对原始模拟信号的还原能力越强。
2. 量化和编码:量化是将采样后的模拟信号转换为离散的数字量,包括离散幅度和离散时间。
编码是将量化后的信号用二进制表示。
常用的编码方式有二进制编码、格雷码等。
3. 数字信号处理:模数转换器的输出是数字信号,可以通过数字信号处理进行后续的处理和分析。
例如,可以对采集到的传感器数据进行滤波、数学运算等。
电路数模转换与模数转换理解模拟与数字信号的转换
电路数模转换与模数转换理解模拟与数字信号的转换在现代电子技术中,模拟信号和数字信号的转换是非常重要的。
模拟信号是连续变化的,它可以应用于音频、视频和传感器等领域。
而数字信号是离散的,能够以二进制形式表示,广泛应用于计算机和通信系统。
为了实现模拟和数字信号之间的转换,人们发展了数模转换和模数转换技术。
1. 数模转换数模转换是将数字信号转换为模拟信号的过程。
在这个过程中,将离散的数字信号转换为连续变化的模拟信号。
数模转换器(DAC)是实现这一转换的关键设备。
数模转换的基本原理是根据数字信号的大小,控制输出信号的幅度。
数模转换器内部存储有一系列的数字值,通过选择合适的数字值,即可获得所需的输出模拟信号。
数模转换器通常包括采样和保持电路、数字/模拟转换电路和滤波电路。
2. 模数转换模数转换是将模拟信号转换为数字信号的过程。
在这个过程中,将连续变化的模拟信号转换为离散的二进制数字信号。
模数转换器(ADC)是实现这一转换的关键设备。
模数转换的基本原理是通过对模拟信号进行采样和量化,再将采样和量化数据编码为二进制形式。
模数转换器通常包括滤波电路、采样电路、量化电路和编码电路。
3. 模拟与数字信号的转换应用模拟与数字信号的转换应用广泛,下面以音频和通信领域为例进行讨论。
3.1 音频领域在音频领域,模拟与数字信号的转换被广泛应用于音频播放和录制设备中。
通过ADC将声音转换为数字信号后,可以方便地进行数字处理和存储。
而通过DAC将数字信号转换为模拟信号后,可以驱动扬声器产生声音。
3.2 通信领域在通信领域,模拟与数字信号的转换被广泛应用于调制解调器和通信系统中。
调制解调器通过模数转换将模拟信号转换为数字信号用于传输,再通过数模转换将数字信号转换为模拟信号用于接收。
这种方式可以有效地提高通信系统的抗干扰性能和信息传输速率。
总结:电路中的数模转换和模数转换是实现模拟与数字信号转换的重要技术。
数模转换器和模数转换器在音频、通信等领域具有广泛的应用。
电路中的数模转换器与模数转换器
电路中的数模转换器与模数转换器电子设备在现代社会中扮演着重要的角色,而电路则是电子设备的基础。
在电路中,数模转换器和模数转换器是两种常见的组件,它们在数字信号和模拟信号之间起着桥梁的作用。
本文将就数模转换器和模数转换器进行探讨。
一、数模转换器数模转换器(DAC)是将数字信号转换为模拟信号的装置。
在电子设备中,数字信号通常是通过二进制编码来表示的,而模拟信号是连续变化的。
数模转换器的作用就是将数字信号转化为与之对应的模拟信号。
数模转换器通常由数字信号输入端、模拟信号输出端和控制端组成。
其中,数字信号输入端接收来自计算机或其他数字设备的二进制编码信号,而控制端可以进行精确的调节和控制。
通过内部的数学运算和电流输出,数模转换器能够将离散的数字信号转换为连续的模拟信号。
数模转换器在各个领域中都得到了广泛的应用。
在音频设备中,数模转换器能够将数字音频信号转换为模拟音频信号,使得人们能够用耳朵听到音乐。
在通信设备中,数模转换器则起到将数字信号转换为模拟信号的作用,使信息能够在物理媒介上传输。
二、模数转换器模数转换器(ADC)则是将模拟信号转换为数字信号的装置。
在电子设备中,模拟信号是连续变化的,而数字信号是离散的。
模数转换器的作用就是将模拟信号转化为与之对应的数字信号。
与数模转换器类似,模数转换器通常由模拟信号输入端、数字信号输出端和控制端组成。
模拟信号输入端接收来自传感器或其他模拟设备的信号,而控制端则用于对转换过程进行调节和控制。
通过内部的采样和量化处理,模数转换器能够将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
模数转换器同样在各个领域中发挥着重要作用。
在测量仪器中,模数转换器能够将模拟信号转换为数字信号,使得数据能够被处理和分析。
在自动控制系统中,模数转换器则起到将模拟输入转换为数字输入的作用,使得系统能够进行数字化的操作。
结语数模转换器和模数转换器在电子设备中起到了桥梁的作用,将数字信号和模拟信号进行转化。
数模与模数转换器介绍课件
功耗:数模转换器功耗低,模数转换器功耗高
精度:数模转换器精度高,模数转换器精度低
成本:数模转换器成本高,模数转换器换器:用于将数字信号转换为模拟信号,如音频、视频等信号处理领域。
2
模数转换器:用于将模拟信号转换为数字信号,如传感器、测量仪器等数据采集领域。
3
数模与模数转换器:用于实现信号的混合处理,如通信、控制系统等复杂信号处理领域。
数模与模数转换器介绍课件
演讲人
目录
数模转换器
01
模数转换器
02
数模与模数转换器的比较
03
数模与模数转换器的设计
04
1
数模转换器
基本原理
数模转换器是将数字信号转换为模拟信号的设备
基本原理是通过对数字信号进行采样、量化和编码,生成模拟信号
采样是将连续的时间信号离散化,量化是将离散的信号值量化为有限个离散值,编码是将量化后的信号值转换为模拟信号
4
更小体积:随着集成电路技术的进步,数模与模数转换器在减小体积方面不断取得突破,以满足便携式设备的需求。
4
数模与模数转换器的设计
设计原则
01
精度:保证转换的准确性和精度
02
速度:满足系统实时性要求
03
功耗:降低功耗,提高能源效率
04
成本:在保证性能的前提下,降低成本
设计方法
01
确定转换器的类型和参数
4
数模与模数转换器:用于实现信号的实时处理,如音频、视频等实时信号处理领域。
发展趋势
1
更高精度:随着技术的进步,数模与模数转换器的精度不断提高,以满足更高要求的应用需求。
2
更低功耗:随着节能环保理念的普及,数模与模数转换器在降低功耗方面不断取得突破,以满足便携式设备的需求。
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8. 2 D/A转换器
二、工作原理
运算放大器反向输入端“虚地”,该点电位总是近似为零。 当电子开关S0~Sn-1都接1端时,流入求和运算放大器的总电流 为:
第8章 数模和模数转换器
8. 1 概述 8. 2 D/A转换器 8. 3 A/D转换器
8. 1 概述
随着数字技术,特别是信息技术的飞速发展与普及,在现代 控制、通信及检测等领域,为了提高系统的性能指标,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、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 字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所 接受。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—模数和数模转换器。
8. 2. 2 R-2R倒丁形电阻网络D/A转换器 一、电路组成 在单片集成D/A转换器中,使用最多的是倒T形电阻网络D/A
转换器。 四位倒T形电阻网络D/A转换器的原理图如图8.2.3所示。
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8. 2 D/A转换器
无沦模拟开关Si处于何种位置,与Si相连的2R电阻均等效接 “地”(地或虚地)。这样流经2R电阻的电流与开关位置无关, 为确定值。
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8. 2 D/A转换器
倒T形电阻网络D/A转换器中各支路的电流恒定不变,直接流 入运算放大器的反相输入端,它们之间不存在传输时间差, 有效地减小了动态误差,因而提高了转换速度;并且,电阻只 有R , 2R两种,为集成电路的设计和制作带来了很大的方便。
8. 2. 3权电流型D/A转换器 上述两种DAL都为电压型,它们都是利用电子开关将基准电
二、工作原理
分析R-2R电阻解码网络不难发现,从A, B, C, D每个接点向
左看的二端网络等效电阻均为R,流入每个2R电阻的电流从
高位到低位按2的整倍数递减。设由基准电压源提供的总电流
为I ,
I3
I 2
,
I2
I3 2
, I1
I2 2
, I0
I1 2
,
可见流过各开关支路(从右到左)的电流分别为I/2, I/4 , I/8和 I/16。
压接到电阻网络中去的,由于电子开关存在导通电阻和导通 压降,而且各开关的导通电阻和导通压降值也各不相同,不 可避免要引起转换误差。为了提高转换精度,可采用权电流 型DAC。
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8. 2 D/A转换器
一、电路组成 图8.2.4所示为4位权电流型DAL,它主要由权电流恒流源、
运算放大器、电子开关和基准电压源组成。 二、工作原理 这组恒流源从高位到低位电流的大小依次为I/2, I/4 , I/8和I/16。 当输入数字量的某一位代码di=1时,开关Si接运算放大器的
反相输入端,相应的权电流流入求和电路;当di=0时,开关Si 接地。 分析该电路可得出
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8. 2 D/A转换器
uo
i
RF
I RF ( 2 d3
将输入数字量扩展到n位,可得n位倒T形电阻网络D/A转换器 输出模拟量与输入数字量之间的一般关系式如下:
若 RF R 取,则
uo
RF R
U REF 2n
n 1
[ (di
i0
2i )]
uo
U REF 2n
n 1
(di
i0
2i )
可以看出:输出模拟电压与输入数字量成正比,完成了数模转 换。
21 d1
20 d0 )
U REF 2n1 R
n 1
di 2i
i0
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8. 2 D/A转换器
因运算放大器的输入偏置电流近似为0,则运算放大器输出电 压为
uo iF RF i RF
RF
U REF 2n1 R
(2n 1 d n 1
2n2 dn2
21 d1
20 d0 )
RF
U REF 2n1 R
将模拟信号转换成数字信号的电路,称为模数转换器(简称 A/D转换器或ADC);将数字信号转换为模拟信号的电路称为数 模转换器(简称D/A转换器或DAC)。显然,ADC和DAC是数 字系统的重要接口部件。
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8. 1 概述
随着集成技术的发展,现已研制和生产出许多单片的和混合 集成型的A/D和D/A转换器,它们具有愈来愈先进的技术指标。
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8. 2 D/A转换器
D/A转换器将输入的二进制代码转换成相应的输出模拟电压。 它是数字系统和模拟系统的接口。图8. 2. 1为一个DAL的框 图,一般包括基准电压、输入寄存器、电子模拟开关、由数 字代码所控制的电阻网络和运算放大器等几部分。
8. 2. 1权电阻网络D/A转换器 一、电路组成 图8.2.2所示为n位权电阻型D/A转换器,它主要由电子模拟开
i In1 In2 I1 I0
U REF 20 R
U REF 21 R
U REF 2n2 R
U REF 2n1 R
模拟开关S i受d i控制,因此
i
U REF 20 R
U REF 21 R
U REF 2n2 R
U REF 2n1 R
U REF 2n1 R
(2n 1 d n 1
2n2 dn2
n 1
di 2i
i0
通常取则可简化为
uo
U REF 2n R
n 1 i0
di 2i
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8. 2 D/A转换器
权电阻网络D/A转换器的优点是电路简单,转换速度也比较 快,其转换精度取决于基准电压UREF以及模拟电子开关、运 算放大器和各权电阻值的精度。它的缺点是各权电阻的阻值 都不相同,位数多时,其阻值相差很大,这给保证精度带来 很大困难,特别是对于集成电路的制作很不利,因此在集成 的D/A转换器中很少单独使用该电路。
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8. 2 D/A转换器
于是可得总电流
i
U REF R
(
d0 24
d1 23
d2 22
d3 21
)
U REF 24 R
3 i压
uo iF RF i RF
RF
R
U REF 24
3
(di
i0
2i )
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8. 2 D/A转换器