(数字电子技术)数模与模数转换
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模数(A/D)和数模(D/A)转换模数(A/D)和数模(D/A)转换11.1模数转换和数模转换概述11.1.1一个典型的计算机自动控制系统一个包含A/D和D/A转换器的计算机闭环自动控制系统如图11.1所示。
传感器μV,mV控制传感器放大滤波几伏放大滤波多路开关MU某采样保持S/H模拟A/D数字I/O转换接口计算机对象执行部件多路开关MU 某模拟D/A数字I/O转换接口图11.1典型的计算机自动控制系统在图11.1中,A/D转换器和D/A转换器是模拟量输入和模拟量输出通路中的核心部件。
在实际控制系统中,各种非电物理量需要由各种传感器把它们转换成模拟电流或电压信号后,才能加到A/D转换器转换成数字量。
一般来说,传感器的输出信号只有微伏或毫伏级,需要采用高输入阻抗的运算放大器将这些微弱的信号放大到一定的幅度,有时候还要进行信号滤波,去掉各种干扰和噪声,保留所需要的有用信号。
送入A/D转换器的信号大小与A/D转换器的输入范围不一致时,还需进行信号预处理。
在计算机控制系统中,若测量的模拟信号有几路或几十路,考虑到控制系统的成本,可采用多路开关对被测信号进行切换,使各种信号共用一个A/D转换器。
多路切换的方法有两种:一种是外加多路模拟开关,如多路输入一路输出的多路开关有:AD7501,AD7503,CD4097,CD4052等。
另一种是选用内部带多路转换开关的A/D转换器,如ADC0809等。
若模拟信号变化较快,为了保证模数转换的正确性,还需要使用采样保持器。
在输出通道,对那些需要用模拟信号驱动的执行机构,由计算机将经过运算决策后确定的控制量(数字量)送D/A转换器,转换成模拟量以驱动执行机构动作,完成控制过程。
第11章模数(A/D)和数模(D/A)转换28711.1.2模/数转换器(ADC)的主要性能参数1.分辨率它表明A/D对模拟信号的分辨能力,由它确定能被A/D辨别的最小模拟量变化。
一般来说,A/D转换器的位数越多,其分辨率则越高。
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。
电路基础原理数字信号的模数转换与数模转换电路基础原理:数字信号的模数转换与数模转换在现代电子技术中,数字信号的模数转换和数模转换是非常重要的概念。
它们是将模拟信号转换为数字信号和将数字信号转换为模拟信号的过程。
本文将探讨数字信号的模数转换和数模转换的基本原理及其在电路中的应用。
一、数字信号的模数转换数字信号的模数转换(Analog-to-Digital Conversion, ADC)是指将模拟信号转换为数字信号的过程。
在这个过程中,连续的模拟信号被离散化为一系列离散的数字信号。
模数转换的过程包括采样和量化两个步骤。
采样是指对连续时间内的模拟信号进行离散化,取样点的时间间隔称为采样周期。
而量化则是对采样得到的离散信号进行幅度的近似描述,将其转换为一系列离散的数值。
在实际应用中,模数转换器(ADC)通常采用电压-数字转换器(Voltage-to-Digital Converter, VDC)来实现。
VDC使用一系列的比较器来比较模拟信号与参考电压之间的差异,并将其转换为数字信号。
数字信号的模数转换在现代电子技术中具有广泛的应用。
例如,在通信领域中,模数转换是将声音、图像等模拟信号转换为数字信号的关键步骤。
在工业自动化中,模数转换则是传感器将物理量转换为数字信号的基础。
二、数字信号的数模转换数字信号的数模转换(Digital-to-Analog Conversion, DAC)是指将数字信号转换为模拟信号的过程。
在这个过程中,一系列离散的数字信号被重构为连续的模拟信号。
数模转换的过程包括数值恢复和模拟滤波两个步骤。
数值恢复是指根据数字信号的编码方式,将数字信号转换为相应的数值。
而模拟滤波则是通过滤波器对数值恢复后的数字信号进行平滑处理,去除数字信号中的高频成分,生成连续的模拟信号。
在实际应用中,数模转换器(DAC)通常采用数字-电压转换器(Digital-to-Voltage Converter, DVC)来实现。