第八讲 模数变换的深入探讨(2)
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A/D工作原理一般的A/D转换过程是通过采样保持、量化和编码这三个步骤完成的,即首先对输入的模拟电压信号采样,采样结束后进入保持时间,在这段时间内将采样的电压量转换为数字量,并按照一定的编码给出转换结果,然后开始下一次采样。
可以这样理解,模数转换的过程就是分段量化,量化编码的过程。
分段量化指的是找到根据转换器的输出位数,确定可以输出几段模拟量,然后给每一段模拟量赋给相应的值,该段的变量都用该值来表示。
分段编码就是根据分的几段,编几个相应的二进制码来代替,以便机器识别。
在实验中用到的ADC0804就是这种类型的转换器,所以这里将原理讲述一下。
由图我们可以得到三个RS 触发器的RS 端输入:(图中给出了输入电压为6V 的相应分析)。
触发器R/S Vb 开始设置为2.5V ,RS 触发器RS=01时为1。
五个D 型触发器初始值定为00001。
FFAR=Vb & Q2S=Q1FFBR=(Vb & Q3)||Q1S=Q2FFC R=(Vb & Q4)||Q1S=Q3比较器输入Vb D 型触发器RS 触发器2.5/0100001003.5/0010001105.5/0001001116.5/1000101105.5/000001110通过上面的分析我们可以知道,ADC0804的工作流程就是将输入值与参考值相比较,然后根据比较的结果再调整参考值,直到得到最后的结果。
基准电压决定了A/D 转换器的转换范围。
同时通过上面的分析我们可以知道,A/D 转换器实际上内部已经将分段量化,分段编码搞定了,我们需要做的只是1)给转换器一个基准电压,告诉它每一段代表的具体电压值是多少输入需要转换的电压,得到相应的数字值。
模数数模转换思考题模数数模转换是个很有趣的东西呢,咱们就来好好聊聊关于它的一些思考题吧。
一、模数转换的基础疑惑。
1. 啥是模数转换呀?模数转换呢,简单来说就是把模拟信号变成数字信号。
就好比把一幅很生动的手绘的画(模拟信号),用一个个小方格(数字信号)来表示。
模拟信号是那种连续变化的,像我们听到的声音,它的波形是很顺滑地在变。
但是数字信号就不一样啦,它是离散的,只有0和1这些数字组合起来表示信息。
比如说我们手机录声音,其实就是把耳朵听到的那种连续的声音通过模数转换变成了手机能处理的数字信号哦。
2. 为啥要进行模数转换呢?这是个很好的问题呢。
你想啊,现在我们的电子设备大多都是数字电路为主的,像电脑啊、手机啊这些。
数字电路处理数字信号就特别方便,又准确又不容易出错。
但是很多传感器采集到的信号是模拟的,像温度传感器测到的温度变化是连续的,要让数字设备能“理解”这些信号,就得把模拟信号转换成数字信号啦。
这就好像不同国家的人交流,得找个翻译一样,模数转换就是这个“翻译”呢。
二、模数转换的过程思考。
1. 模数转换的步骤有哪些呀?一般来说呢,模数转换有采样、量化和编码这几个主要步骤。
采样就像是拍照,按照一定的时间间隔去获取模拟信号的值。
量化呢,就是把采到的值按照一定的规则变成离散的值,就像把一个连续的身高数值归到几个固定的身高段里一样。
编码就是把量化后的值用数字代码表示出来,这样就得到了数字信号啦。
这几个步骤就像是做菜的工序,少了哪一步都不行哦。
2. 在模数转换过程中会有误差吗?那肯定会有的啦。
比如说采样的时候,如果采样频率不够高,就可能会丢失一些信息,就像拍照的时候快门速度太慢,照片就会模糊一样。
量化的时候呢,因为是把连续的值归到离散的值里,也会有一些误差。
不过我们可以通过一些办法来减小这些误差,比如提高采样频率,选择合适的量化方法等等。
这就像是我们在生活中尽量避免犯错一样,虽然不能完全消除,但可以让错误变得很小很小。
模数转换相关学术论⽂(2) 模数转换相关学术论⽂篇⼆ 数字⾃动增益控制和模数转换数值抖动研究 摘要:为了提⾼接收机的阻塞性能,设计⼀种数字式的⾃动增益控制电路,增益控制⽆需FPGA,DSP或微处理器通过查表的⽅式来实现,它通过直接使⽤模数转换的数字输出量来控制数字步进衰减器,这样降低了系统的响应时间和电路的复杂度。
提出了⼀种利⽤低精度器件实现⾼精度数字AGC的⽅法,并针对⼦单元中模数转换的数值抖动设计了⼀种抖动消除电路,与其他⽅法相⽐,该设计电路实时性能更好。
关键词:数字⾃动增益控制; 模数转换; 数值抖动; 数字输出量 中图分类号: TN702?34 ⽂献标识码: A ⽂章编号: 1004?373X(2013)15?0119?04 Study of digital automatic gain control and numerical jitter in analog?to?digital conversion LIU Liang, CHEN Jing?pu (Shenzhen SED Wireless Communication Technology Co., Ltd., Shenzhen 518028, China) Abstract: In order to improve the blocking performance of receivers, a digital automatic gain control (AGC) circuit was designed. The gain control does not rely on the FPGA, DSP or micro?processor in the form of look?up table. It controls the digital step attenuator by digital output quantity of the ADC directly to decrease the response time and the circuit complexity of the system. A method to achieve high? precision AGC by means of low?precision device is proposed. A novel circuitry to deal with the numerical jitter during analog?to?digital conversion in the subelement. The circuit has better real?time performance than other methods. Keywords:digital automatic gain control; analog?to?digital conversion; numerical jitter; digital output 0 引⾔ 在⽆线通信中,接收机的输⼊信号由于受到通信信道,环境等因素影响随时间变化很⼤。
模数转换的原理模数转换是一种将一个数字的表示方式转换为另一个模数下的表示方式的方法。
它常用于计算机科学和数学领域,特别是在数据表示和算法设计中。
在模数转换中,数字表示的模数表示数字的基数,即在一个数字系统中,数字由一组符号表示,基数确定了这组符号的个数。
模数转换的原理是基于进制转换的数学原理。
进制是一种用于计数的系统,其中一个数字可以由多个符号表示,并且每个符号的权重是基数的幂。
原始数字的模数转换涉及将该数字表示为目标模数下的等价表示。
为了进行这种转换,首先要确定目标模数,在目标模数下进行基数转换,然后根据基数转换的结果,生成原始数字的模数表示。
模数转换的过程实际上是将原始数字进行分解和重新组合的过程。
首先,将原始数字按照目标模数进行分解,得到整数部分和小数部分。
然后,将整数部分和小数部分分别进行基数转换,得到它们在目标模数下的等价表示。
最后,将整数部分和小数部分的等价表示重新组合,得到原始数字的模数表示。
模数转换的原理可以用一个简单的例子来说明。
假设原始数字是156,目标模数是8。
首先,将156按照8进行分解,得到整数部分19和小数部分0。
然后,将整数部分19进行基数转换,得到它在8进制下的等价表示为23。
将小数部分0进行基数转换后,仍然是0。
最后,重新组合整数部分23和小数部分0,得到原始数字156的模数表示为230。
模数转换在实际应用中有许多重要的用途。
一方面,它可以用于数据加密和解密,将敏感数据转换为不同的模数表示,提高数据的安全性。
另一方面,模数转换也可以用于优化算法的设计和实现,通过选择适当的模数,可以减少数字运算的复杂度,提高算法的效率。
因此,理解和掌握模数转换的原理对于理解数学和计算机科学的基础知识非常重要。