第九章 数模与模数转换器简介2013
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数模转换与模数转换数模转换(Digital-to-Analog Conversion,简称DAC)和模数转换(Analog-to-Digital Conversion,简称ADC)是数字信号处理中常用的两种信号转换方法。
数模转换将数字信号转换为模拟信号,而模数转换则将模拟信号转换为数字信号。
本文将就数模转换和模数转换的原理、应用以及未来发展进行探讨。
一、数模转换(DAC)数模转换是将数字信号转换为模拟信号的过程。
在数字系统中,所有信号都以离散的形式存在,如二进制码。
为了能够将数字信号用于模拟系统中,需要将其转换为模拟信号,从而使得数字系统与模拟系统能够进行有效的接口连接。
数模转换的原理是根据数字信号的离散性质,在模拟信号上建立相似的离散形式。
常用的数模转换方法有脉冲幅度调制(Pulse Amplitude Modulation,简称PAM),脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)和脉冲位置调制(Pulse Position Modulation,简称PPM)等。
这些方法根据传输信号的不同特点,在转换过程中产生连续的模拟信号。
数模转换在很多领域有广泛应用。
例如,在音频领域,将数字音频信号转换为模拟音频信号,使得数字音频可以通过扬声器播放出来。
另外,在电信领域,将数字信号转换为模拟信号后,可以用于传输、调制解调、功率放大等过程。
二、模数转换(ADC)模数转换是将模拟信号转换为数字信号的过程。
模拟信号具有连续的特点,而数字系统只能处理离散的信号。
因此,当需要将模拟信号用于数字系统时,就需要将其转换为数字形式。
模数转换的原理是通过采样和量化来实现。
采样是将模拟信号在时间上进行离散化,而量化是将采样信号在幅度上进行离散化。
通过这两个过程,可以将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
模数转换在很多领域都有应用。
例如,在音频领域,将模拟音频信号转换为数字音频信号,使得音频信号可以被数字设备处理和存储。
数模和模数转换器在计算机控制系统与智能化仪表中,用数字方法处理模拟信号时,必须先将模拟量转换成数字量。
这是因为在计算机控制系统和智能化仪表中,被测物理量如温度、压力、流量、位移、速度等都是模拟量,而这些数字系统只能接收数字量,所以,必须首先把传感器(有时需要通过变换器)输出的物理量转化成数字量,然后再送到数字系统进行数据处理,以便实现控制或进行显示。
同样,在数字通信和遥测技术中,发送端也要把模拟量变成数字量的形式,以便发送出去。
能够把模拟量转变为数字量的器件叫模拟-数字转换器(简称A/D转换器)。
反过来,计算机控制系统处理后的数字量输出一般不能直接用以控制执行机构,还必须把数字量转变成模拟量;数字通信系统也需在接收端把数字量还原成模拟量。
这些都必须由数字-模拟转换器(简称D/A转换器)来完成。
可见,A/D转换器和D/A转换器是计算机应用于自动化生产过程的必须器件,也是智能仪表和数字通信系统中不可少的器件。
D/A转换器和A/D转换器中的模拟量在电路中多以电流或电压的形式出现,因此转换器的类型很多,这里只介绍典型的数字-电压转换器和电压-数字转换器。
由于A/D转换是在D/A转换的基础上实现的,所以先讨论D/A转换器。
10.1 数模转换器(DAC)D/A转换器是将输入的二进制数字量转换成电压或电流形式的模拟量输出。
因此,D/A 转换器可以看作是一个译码器。
一般线性D/A转换器,其输出模拟电压u和输入数字量D 之间成正比关系,即u O=K×D式中K为常数,D为二进制数字量,D=Dn-1Dn-2 0D/A转换器的一般结构如图10-1所示。
图中数据锁存器用来暂时存放输入的数字信号。
n位锁存器的并行输出分别控制n个电子开关的工作状态。
通过电子开关,将参考电压按权关系加到电阻解码网络。
并非所有的D/A转换器都具有这几个部分,但虚框内的部分是必不少的。
现在我们来讨论如何把一个二进制的数值D转换成一个模拟电压u O,这是D/A转换的典型问题。
什么是数模转换和模数转换1. 引言在现代科技和通信领域中,数模转换(Digital-to-Analog Conversion)和模数转换(Analog-to-Digital Conversion)是非常重要的概念。
它们在各种应用中起着至关重要的作用,如音频处理、图像处理、数据转换等。
本文将介绍数模转换和模数转换的定义、原理和应用。
2. 数模转换数模转换是将数字信号转换为模拟信号的过程。
数字信号是以离散的二进制形式表示的信号,而模拟信号是连续变化的信号。
通过数模转换,我们可以将数字信号转换为模拟信号,以便于在模拟领域进行进一步的处理和分析。
数模转换的原理是通过采样和保持、量化和编码三个步骤实现的。
首先,采样和保持将连续的模拟信号转换为离散的采样信号。
然后,量化将采样信号的幅度离散化为一系列的取值。
最后,编码将离散化后的采样信号转换为二进制代码,以便进行数字信号处理。
数模转换广泛应用于音频和视频领域。
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信号,使得我们可以聆听到高质量的音乐。
同时,在数字电视中,数模转换器将数字视频信号转换为模拟视频信号,使得我们可以观看高清晰度的电视节目。
3. 模数转换模数转换是将模拟信号转换为数字信号的过程。
模拟信号是连续变化的信号,而数字信号是以离散的二进制形式表示的信号。
通过模数转换,我们可以将模拟信号转换为数字信号,以便于在数字领域进行处理和存储。
模数转换的原理是通过采样和量化两个步骤实现的。
首先,采样将连续的模拟信号转换为离散的采样信号。
然后,量化将采样信号的幅度离散化为一系列的取值。
最终,将离散化后的采样信号转换为二进制代码,以表示数字信号。
模数转换在通信领域和数据存储领域得到广泛应用。
例如,在手机通信中,模数转换器将人的声音转换为数字信号,以便于在网络中传输。
同样地,在数字存储设备中,模数转换器将模拟数据(如声音、图像等)转换为数字数据,以便于存储和处理。