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  • 数模模数转换

    2020-06-08 10:37:27
    数模模数转换数模D/A转换器定义分类权电阻网络型倒T形电阻网络型权电流型其他模数A/D转换器 数模D/A转换器 定义 D/A转换器是由数码寄存器,模拟电子开关电路,解码电路,求和电路及基准电压几部分构成的 分类 权...

    只是作者复习用,不喜勿喷,博主玻璃心hhhhh

    数模D/A转换器

    定义

    • D/A转换器是由数码寄存器,模拟电子开关电路,解码电路,求和电路及基准电压几部分构成的

    分类

    权电阻网络型

    • 电路图如图所示在这里插入图片描述
    • 优点:结构简单,电阻元件少
    • 缺点:阻值相差大,位数越多差别越大,所以产生了如下变形在这里插入图片描述

    倒T形电阻网络型

    • 电路结构如图在这里插入图片描述

    权电流型

    • 不用考虑开关的导通电阻和导通压降在这里插入图片描述

    其他

    转换精度和转换速度相关习题

    • 求相对稳定度在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述
    • 计算位数在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述

    模数A/D转换器

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  • 数模模数转换

    千次阅读 2011-01-13 18:20:00
    http://weibo.com/GTY55IW       基准电压 数码寄存器 n位模拟开关 数码网络 求和电路 ...基准电压

    http://weibo.com/GTY55IW

     

     

     

    基准电压

    数码寄存器

    n位模拟开关

    数码网络

    求和电路

    基准电压

    数码寄存器

    n位模拟开关

    数码网络

    求和电路

    基准电压

    数码寄存器

    n位模拟开关

    数码网络

    求和电路

    基准电压

    数码寄存器

    n位模拟开关

    数码网络

    求和电路

     

       由于数字电子技术的迅速发展,使其在数字测量仪表、数字通讯等方面得到广泛应用,特别是数字电子计算机在自动控制和自动检测系统中的使用,使利用数字系统处理模拟信号的情况越来越普遍。将数字计算机用于自动控制系统中时,由于生产过程所遇到的信息大多是连续变化的物理量,如温度、压力、流量、位移等。这些非电量模拟量首先经过传感器变换为电信号,再把模拟信号转换成相应的数字信号,才能送入数字计算机进行处理。然后再把计算机输出的数字信号转换成相应的模拟信号去控制执行机构,实现实时控制的目的。

    模数转换是指将模拟信号转换为数字信号,简称A/D转换(Analog to Digital Conversion),数模转换则是指将数字信号转换为模拟信号,简称D/A转换(Digital to Analog Conversion)。实现上述两种转换过程的电路称为D/A转换器和A/D转换器,简称DACADC,它们是数字系统中不可缺少的部件,是模拟系统和数字系统的接口电路。

    为了保证处理结果的准确性,A/D转换器和D/A转换器必须具有足够的转换精度。同时,为了适应快速过程的控制和检测,A/DD/A转换器还必须具有足够的转换速度。因此转换精度和转换速度是A/D转换器和D/A转换器性能优劣的主要指标。近年来A/DD/A转换技术的发展颇为迅速,特别是为了适应制作单片集成A/DD/A转换器的需要,涌现出了许多新的转换方法和转换电路,因而A/DD/A转换器的种类和名目十分繁多。

    目前使用的D/A转换器中,基本上属于权电阻网络型、T型电阻网络型和权电流型三种。A/D转换器的种类则非常多,为便于学习和掌握它们的原理和使用方法,我们将A/D转换器划分为直接A/D转换器和间接A/D转换器两大类。在直接A/D转换器中,输入的模拟信号直接被转换为数字信号;而在间接A/D转换器中,输入的模拟信号将首先被转换为某种中间量(如时间、频率等),然后再把这个中间量转换成输出的数字信号。

    本章将介绍A/D转换、D/A转换的基本原理及常用的A/D转换器和D/A转换器。

    DAC0832引脚功能电路应用原理图

    DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片,集成电路内有两级输入寄存器,使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式,以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。所以这个芯片的应用很广泛,关于DAC0832应用的一些重要资料见下图:

     

    结果采用电流形式输出。若需要相应的模拟电压信号,可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻,也可外接。DAC0832逻辑输入

    满足TTL电平,可直接与TTL电路或微机电路连接

    dac0832应用电路图

    dac0832应用电路图:

    DAC0832引脚功能说明:

    DI0~DI7:数据输入线,TLL电平。

    ILE:数据锁存允许控制信号输入线,高电平有效。

    CS:片选信号输入线,低电平有效。

    WR1:为输入寄存器的写选通信号。

    XFER:数据传送控制信号输入线,低电平有效。

    WR2:为DAC寄存器写选通输入线。

    Iout1:电流输出线。当输入全为1Iout1最大。

    Iout2:电流输出线。其值与Iout1之和为一常数。

    Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻.

    Vcc:电源输入线  (+5v~+15v)

    Vref:基准电压输入线  (-10v~+10v)

    AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地.

    DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好.

    采用ADC0809实现A/D转换。

    (一) D/A转换器DAC0832
    DAC0832
    是采用CMOS工艺制成的单片直流输出型8位数/模转换器。如图4-82所示,它由倒TR-2R电阻网络、模拟开关、运算放大器和参考电压VREF四大部分组成。运算放大器输出的模拟量V0

     

    基准电压

    数码寄存器

    n位模拟开关

    数码网络

    求和电路

     

    D0~D7:数字信号输入端。
    ILE
    :输入寄存器允许,高电平有效。
    CS
    :片选信号,低电平有效。
    WR1
    :写信号1,低电平有效。
    XFER
    :传送控制信号,低电平有效。
    WR2
    :写信号2,低电平有效。
    IOUT1
    IOUT2DAC电流输出端。
    Rfb
    :是集成在片内的外接运放的反馈电阻。
    Vref
    :基准电压(-10~10V)。
    Vcc
    :是源电压(+5~+15V)。
    AGND
    :模拟地 NGND:数字地,可与AGND接在一起使用。
    DAC0832
    输出的是电流,一般要求输出是电压,所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。实验线路如图4-84所示。

    IN0~IN78路模拟信号输入端。
    A1
    A2A0:地址输入端。ALE地址锁存允许输入信号,在此脚施加正脉冲,上升沿有效,此时锁存地址码,从而选通相应的模拟信号通道,以便进行A/D转换。
    START
    :启动信号输入端,应在此脚施加正脉冲,当上升沿到达时,内部逐次逼近寄存器复位,在下降沿到达后,开始A/D转换过程。
    EOC
    :转换结束输出信号(转换接受标志),高电平有效。
    OE
    :输入允许信号,高电平有效。
    CLOCK(CP)
    :时钟信号输入端,外接时钟频率一般为640kHz
    Vcc
    +5V单电源供电。
    Vref(+),Vref(-)
    :基准电压的正极、负极。一般Vref(+)+5V电源,Vref(-)接地。

     

    由上式可见,输出的模拟量与输入的数字量(成正比,这就实现了从数字量到模拟量的转换。
    一个8D/A转换器有8个输入端(其中每个输入端是8位二进制数的一位),有一个模拟输出端。输入可有28=256个不同的二进制组态,输出为256个电压之一,即输出电压不是整个电压范围内任意值,而只能是256个可能值。图4-83DAC0832的逻辑框图和引脚排列。

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  • 模数数模转换

    2018-12-13 16:47:35
    模数数模转换 嵌入式系统接口 数模转换 模数zhuan'huan
  • 我们想把嘴巴说的话通过手机、网络传送给对方,首先需要将语音这种原始的数据方式通过一定的技术转换成电磁信号。 但是我们发现,声音是一种看不见摸不着的东西,怎么把它变成电磁信号呢?不要着急,聪明的研究人员...

    我们想把嘴巴说的话通过手机、网络传送给对方,首先需要将语音这种原始的数据方式通过一定的技术转换成电磁信号。

    但是我们发现,声音是一种看不见摸不着的东西,怎么把它变成电磁信号呢?不要着急,聪明的研究人员发现声音的本质其实是一种波,只要是波,那么它就有频率。将波进行传输一般有两种形式,一种是直接把它发送出去,还有一种是把它加到一个频率更高的波(俗称载波)上然后再发送出去,至于为什么要这样做呢,当然是因为有很多好处了:载波传输能够减小传输中的噪声,可传播更远距离,有利于接收等等。

    我们知道,日常中存在非常多的噪声,马路上的汽车啊,小孩子的哭闹啊,这些噪声对我们想要传输的声音信号会产生非常大的干扰,除此以外,如果传输的距离较远,声音信号也会极大的衰弱,因此直接传输声音信号(模拟信号)是一种非常不理想的方式。

    因此数字技术就登上舞台了。

    电脑上传输的数字信号都是1、0这样简单的符号,这样做的好处是一旦我们把高于某个值的模拟信号定义为1,把低于某个值的模拟信号定义为0,那么每传输一段距离,我们就可以对该信号就修正,比如信号从节点A传到节点B,有了一定的衰减,但是仍然被定义为1,那么当该信号从节点B传到节点C之前,节点B就对该信号进行一个强度叠加,以抵消他的衰减,然后再传到C,那么它到达C点时即使有一定的衰弱,但强度仍然达到了1。

    因为只有1和0,信号变得简单易操作,不容易产生误差。

    现在就不得不提起一个牛人了,他的名字叫做奈奎斯特。相信学通信的人肯定听过内奎斯特采样定律吧,没错,就是那个内奎斯特。他发现,对任何模拟信号在一定时间间隔内抽样,且抽样速率大于该模拟信号最大频率的两倍,那么所得到的样本信号就能够精确表示该模拟信号。

    这个定律的好处是什么呢?仔细想一想,如果有了内奎斯特采样定律,那么任何模拟信号都可以转换成数字信号了!都可以精确的通过数字方式传送!(虽然采样后的信号还是模拟信号,要经过量化后才能变成数字信号,后面会再说)

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  • DAC数模转换/ADC模数转换1.概述2.DAC数模转换2.1 基本原理2.2 分类2.2.1 倒T型电阻网络2.2.2 权电流转换器2.3 主要技术指标2.3.1 分辨率2.3.2 转换精度2.3.3 转换速度3. ADC模数转化3.1 基本原理3.2 分类3.2.1 直接A...

    1.概述

    老规矩先来点杂谈。
    今天被领导狠批了一顿,接手的第一个项目就出了两个严重问题,影响了进程。很简单的问题,一个是芯片电源不匹配,一个是封装与实际产品不对应。由于脑海里没有这个概念,以至于检查时根本没有注意,不过好在解决问题的速度挺快,再接再励吧。
    由于问题设计到AD/DA,总结下吧,希望不要再犯低级错误了。

    2.DAC数模转换

    2.1 基本原理

    DAC:digital analog converter数模转换器。
    转换基本原理是:将输入的数字量按权的大小,通过电阻网络转化为模拟量,再通过加法电路,转换为与数字量成比例的模拟量。实际上就是二进制转换为十进制的过程
    基本组成包括,锁存器电子开关基准源权电阻网络求和电路。如下图:
    锁存器:保存输入的数字量。
    电子开关:被数字量控制开关,用来决定是否将某一路数字量转换为有效模拟量输出。
    基准源:给模拟量提供参考电压。
    权电阻网络:提供每一路数字量的比例。
    求和电路:将每路数字量转化的模拟量按权相加
    在这里插入图片描述
    那么输入输出的关系如下:
    在这里插入图片描述
    根据以上关系,就可以将数字量转换为模拟量了。基准源和权电阻网络是关键。基准源越大,可输出的模拟量的范围当然也就会越大了。

    2.2 分类

    按解码结构分,有倒T型电阻网络,T型电阻网络,权电流转换器。
    按模拟开关类型分有,cmos开关型,双极型。
    下面主要对倒T型电阻网络,权电流转换器进行介绍。

    2.2.1 倒T型电阻网络

    原理如下:
    当开关为1,即数字量为1时,接到运放反相端,表示电流输出有效;当为0时接到同相端地。无论哪种情况,电阻网络都接到地上。
    在这里插入图片描述
    根据以上分析,可得如下关系
    在这里插入图片描述
    注意这种方式是反相输入的电压型负反馈,所以输出电压为负,若要输出正压,还需要使用反相器。

    2.2.2 权电流转换器

    考虑到模拟开关的导通压降,导通电阻的误差和功耗,用恒流源代替权电阻转换电路得到权电流转换器。
    在这里插入图片描述
    在实际应用中,用负反馈运放组成基准电流源,用三极管组成权电流源。输出只与反馈电阻和基准电压源电阻有关,与内部电阻和三极管无关。

    在这里插入图片描述
    输入输出的关系如下:
    在这里插入图片描述
    在参考电压一定的情况下,改变R1可调整输出电流的范围。
    AD9764就是按照以上原理工作的。
    在这里插入图片描述

    2.3 主要技术指标

    2.3.1 分辨率

    分辨率是模拟输出电压可被分离的等级数,n位DA分辨率一般为1/2^n。位数越高,分辨率越高。

    2.3.2 转换精度

    实际转换为模拟量与理想模拟量的误差。转换精度的影响因素有,电路元件误差,基准误差,运放零漂等。
    用来衡量的转换精度的参数主要有,比例系数误差,失调误差,非线性误差。
    1)比例系数误差
    实际数模转换斜率与理想斜率之比。
    在这里插入图片描述
    2)失调误差
    模拟量的实际起始数值与理想起始数值之差,由运放的零漂引起。
    在这里插入图片描述
    3)非线性误差
    指在满刻度范围内,偏离理想转移特性的误差,无规律可言,可能是开关器件导通参数不一致引起,也有可能是由于电阻精度误差引起。
    如何提高转换精度?

    • 提高基准电压的精度
    • 提高加权电阻的精度
    • 保证每个开关的压降相等
    • 保证运放的零点漂移小

    2.3.3 转换速度

    用来描述数字量变化引起模拟量变换的转换时间
    用来衡量此指标的参数有,建立时间和转换速率。
    1)建立时间
    指数字量变化,输出电压在规定误差范围内所需要的时间。
    2)转换速率
    指大信号工作状态下,模拟输出电压的最大变化率。

    2.4 选型原则

    • 满足性能指标,主要是转换精度和建立时间。
    • 输入输出特性,特别是输出特性,现在高精度的DA,一般是电流输出型。
    • 参考源
    • 锁存控制和转换特性

    在具体使用中,很多都是直接使用电流型DA,而不是电压型DA,可能原因如下

    • 电流型DA输出灵活,可正可负
    • 电压型DA易受干扰
    • 电流型DA输出阻抗在接运放后匹配灵活

    3. ADC模数转化

    3.1 基本原理

    将模拟量采样,保持,量化,编码得到数字量。
    1) 采样和保持
    这里需要了解香农采样定理,当采样频率是信号频率的两倍时,可完整的复现信号。
    采样:使用两个放大倍数乘积为1的运放,输入阻抗足够大,减小信号源的影响,输出阻抗足够小,减少对负载的影响。采样也是由开关控制的。
    保持:使用电容电压不能突变的特点。因为运放输入阻抗足够大,所以电压能保持。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    2) 量化和编码
    将数值连续的模拟量转化为数字量的过程叫量化。
    量化有两种方式:舍尾取整法和四舍五入量化法。四舍五入量化法量化误差小。
    舍尾取整法:将一定范围的模拟电压分为2n份,量化单位为1/2n ,n为要转化的二进制码的位数。电压在哪份区间,就用相应二进制码表示。
    四舍五入量化法: 将一定范围的模拟电压分为2n份,但量化单位为2/(2n-1),电压在哪份区间,就用相应二进制码表示。
    编码:将量化后的结果用二进制码表示,即AD转化的结果。
    在这里插入图片描述

    3.2 分类

    按原理分为直接A/D和间接A/D。
    直接A/D将模拟信号直接转换为数字信号,间接A/D将模拟信号转化为中间量,再将中间量转换为数字量。

    3.2.1 直接A/D

    直接A/D包括并行比较A/D,逐次比较A/D。
    1) 并行比较A/D
    一般由参考电压,电阻网络,比较器,D触发器和编码器组成。
    具体原理是,将输入电压与每个区间的参考电压比较(每个区间的参考电压是电阻网络将参考电压分压所致),将输出的结果放在D触发器里保存,再经过编码器编码成数字量。
    在这里插入图片描述
    特点 :元件要求多,电路复杂,AD位数越多,电路越复杂,但由于是并行处理,所以转换速度快。
    2)逐次比较A/D。
    一般由电压比较器,D/A转换器,移位寄存器,数据寄存器。
    原理与天平称重类似,先将数字量最高位置1,将输入电压与对应参考电压比较,若大于,则保留最高位的1,将第二高位置1,再与与对应参考电压比较,以此类推,得到最后的数字量。
    在这里插入图片描述
    特点: 转换速度适中,转换时间 为几us ~100 us, 转换精度高,在转换速度和硬件复杂度之间达到一个很好的平衡。

    3.2.2 间接A/D

    间接A/D有双积分型A/D。一般由积分器,比较器,计数器等组成。
    原理是,在某一固定时间内对输入模拟电压求积分,将输入电压平均值变换成与之成比例的时间间隔,再利用时钟脉冲和计数器测出时间间隔,得到对应的数字量。
    在这里插入图片描述
    特点: 转换速度慢,转换时间 几百us ~几ms,但由于转换结果与时间常数RC无关,从而消除了积分非线性带来的误差,而且采的是一段时间内输入电压的平均值,所以抗干扰能力最强。

    3.3 主要技术指标

    主要技术指标有转换精度和转换速率,除此之外还应注意电压输入范围,工作温度等要求。

    3.3.1 分辨率

    最大输入电压/2^n,即一位对应的电压值。

    3.3.2 转换时间

    指的是A/D转换器从转换控制信号到来,到输出端稳定得到数字信号的时间。

    3.3.3 采样率

    每秒对信号采样的次数。

    3.4 选型原则

    • 根据指标,如线性度和分辨率,转换时间等
    • 输入电压的范围,极性和信号的驱动能力
    • AD的带宽
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