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数模转换器工作原理数模转换器（ADC）是一种电子设备，它可以将连续的模拟信号转换成离散的数字信号。
这种转换器在现代电子设备中被广泛应用，比如数字音频设备、数字电视、数字相机等等。
在这篇文章中，我们将深入探讨数模转换器的工作原理，了解它是如何将模拟信号转换成数字信号的。
首先，让我们来了解一下模拟信号和数字信号的概念。
模拟信号是连续变化的信号，它可以取任意的数值。
比如我们平时听到的声音、看到的图像等都是模拟信号。
而数字信号是离散的信号，它只能取有限个数值。
在计算机和数字设备中，所有的信号最终都会被转换成数字信号进行处理。
数模转换器的工作原理可以分为三个主要步骤，采样、量化和编码。
首先是采样，即将连续的模拟信号在时间上进行离散化。
这个过程是通过一个时钟信号来控制的，时钟信号会以一定的频率对模拟信号进行采样，将连续的信号转换成离散的信号。
采样的频率通常以赫兹（Hz）为单位，常见的采样频率有44.1kHz、48kHz等等。
接下来是量化，即将采样得到的离散信号转换成数字信号。
量化的过程是通过一个模数转换器（ADC）来完成的。
模数转换器会将采样得到的离散信号转换成一系列的数字代码，这些代码代表了信号的幅度。
量化的精度通常以位数来表示，比如8位、16位、24位等等，位数越多，表示精度越高，能够更准确地表示原始信号的幅度。
最后是编码，即将量化得到的数字代码转换成二进制形式。
这个过程通常是通过一个编码器来完成的，编码器会将数字代码转换成二进制形式，以便于数字设备进行处理和存储。
总的来说，数模转换器的工作原理可以简单概括为将连续的模拟信号经过采样、量化和编码三个步骤转换成离散的数字信号。
这种转换过程是通过时钟信号、模数转换器和编码器来完成的。
数模转换器的性能取决于采样频率、量化精度和编码方式，不同的应用场景需要选择合适的数模转换器来满足其要求。
在实际应用中，数模转换器的性能对于信号的质量和精度有着重要的影响。
因此，在设计数字设备和电子系统时，需要根据具体的应用需求选择合适的数模转换器，以确保信号的准确性和稳定性。
数模转换器的原理与设计数模转换器（DAC）是一种电子设备，用于将数字信号转换为模拟信号。
在电子系统中，数字信号通常由二进制位表示，而模拟信号则是连续的信号。
因此，DAC在许多应用领域，如音频处理、通信系统和控制系统中起着重要作用。
本文将介绍数模转换器的原理和设计要点。
一、原理数模转换器的原理基于脉冲宽度调制（PWM）或脉冲数调制（PCM）。
在PWM中，数字信号的幅值由脉冲的占空比表示，而在PCM中，数字信号的幅值由脉冲的数量表示。
根据不同的应用需求，选择合适的原理进行设计。
PWM数模转换器将数字信号分为一个个固定周期的脉冲，脉冲的高电平时间与数字信号的幅值成正比。
通过对脉冲的宽度进行精确的控制，可以实现精确的模拟信号输出。
PCM数模转换器将数字信号转换为离散的脉冲序列，每个脉冲代表一个特定幅值的信号。
通过选择合适的采样率和量化级别，可以实现高精度的模拟输出信号。
二、设计要点1. 数字信号处理：数模转换器的性能受到数字电路设计的影响。
为了获得高质量的模拟输出，需要对数字信号进行滤波、抗混叠滤波和数据解码等处理。
这些步骤需要使用适当的算法和技术进行设计。
2. 电压参考源：数模转换器的输出信号幅值通常由参考电压决定。
因此，稳定和精确的电压参考源对于设计至关重要。
选择合适的参考源，并采取措施保证其稳定性和准确性。
3. 输出电路：为了确保模拟输出信号的稳定性和质量，需要设计合适的输出阻抗匹配电路和缓冲电路。
这些电路可以抑制信号反射和功率损耗，提高转换器的性能。
4. 精度和分辨率：数模转换器的精度和分辨率是衡量其性能的重要指标。
精度是指输出信号与输入信号之间的偏差，而分辨率是指数模转换器能够表示的最小幅值变化。
为了获得高精度和高分辨率的模拟输出，需要选择适当的ADC芯片和采样率。
5. 抗干扰性：数模转换器的设计还需要考虑抗干扰性能，以防止外部噪声对输出信号的影响。
常见的抗干扰措施包括对时钟信号进行滤波和建立合适的接地和屏蔽措施。
数字-模拟转换器(DAC)原理研究电子0801班0821401408214013一题目简述随着科学技术的发展, 我们常常要用模拟系统来处理数字信号. 这就需要数字-模拟的转换. DAC的作用是将计算机或控制器产生的二进制数字转换成与之成比例的模拟电压. 其意义相当于一种译码电路. 本次的数模原理研究主要介绍全电阻网络D/A转换器和倒T型电阻网络D/A转换器, 利用等效方法和叠加原理推导输出电压, 比较两种转换器的特点. 并用EWB软件来验证电路的工作原理.二 DAC原理1. D/A数模转换器的设计思想D/A数模转换器在某种意义上说相当于一种译码电路，将给定的二进制码的量译成相应的模拟量的数值。
数字量是由二进制数位组合起来，而每位数字符号都有一定的权。
例如，四位二进制数1101每位的权对应十进制数值从高位到底为排列依次为8，4，2，1（必须位置上是一才有效）。
所以二进制数1101代表十三。
为了将数字量转换成模拟的量，可以将每一位数字量按权的大小装换成模拟量。
然后将这些模拟量相加，所得到的总的模拟量就是数字量所必须转换成的模拟量。
2.权电阻网络D/A转换器(1) 数模转换的一种方法是使用电阻网络，网络中阻值表示数字码输入位的二进制权值。
输入的电平决定电流的有无，开关接入相应电压Vs时，输入电压为Vs，二进制数位“1”。
开关接地时输入电压为0V，二进制数为“0”. 如下图给出了一个三位的DAC。
上面已经提及开关,，……,，分别受输入代码，，……，，的状态控制，由于虚地点的存在，其中某个开关接到“1”或“0”在电阻支路产生的电流为即支路电流总和 I==++=++=[]=所以输出模拟电压推广上式表明，输出的模拟电压正比于输入的数字量，从而实现了从数字量到模拟量的转换。
当=0时，=0，而=11…11时，=，故的最大变化范围是0~。
从000到111所有数字信号对应的模拟电压二进制数U0/V D0 000 0D1 001 1.5 D2 010 3D3 011 4.5 D4 100 6D5 101 7.5 D6 110 9D7 111 10.5 EWB仿真结果输入信号000输入信号001输入信号100输入信号011输入信号010输入信号110输入信号101输入信号111此类型DAC特点：结构简单，所用电阻由于元件数减少，该转换器的转换精度取决于基准电源，电子模拟开关，运算放大器及各权电阻的精度。
详谈数模转换器（DAC）的工作原理与应用数模转换器是执行转换操作的电子设备。
顾名思义，它将数字输入信号转换为模拟输出信号。
可以使用数模转换器将诸如数字音乐之类的数字信号转换为模拟声音。
它是数据转换器的一种。
数模转换器也称为数模转换器，D转换器，数模转换器转换器，D / A转换器等，数模转换器（ADC）进行反向操作。
一、数模转换器的工作原理数模转换器是用于数模转换的设备。
数字信号定义为时间离散和幅度信号离散。
同时，将模拟信号定义为时间连续和连续幅度信号。
数模转换器将定点二进制数字（适当的抽象精度数字）转换为物理测量结果。
数模转换器基于Nyquist-Shannon采样定理工作。
它指出–如果采样率大于或等于输入信号中存在的最高频率分量的两倍，则可以从其采样输出中恢复输入信号。
有几个参数可以测量数模转换器的性能。
输出信号的带宽，信噪比是一些参数。
二、数模转换器的电气符号数模转换器的符号三、数模转换器的应用1、音频处理在当今的数字化时代，音乐和其他音频以数字化格式存储。
当我们需要在扬声器或耳机中听到它们时，则必须将数字形式转换为模拟信号。
这就是为什么在每个可以播放音乐的设备中都找到数模转换器的原因，例如MP3音乐播放器，DVD播放器，CD播放器，笔记本电脑，移动电话等。
高端高保真系统使用专用的独立数模转换器。
在现代数字扬声器（例如USB扬声器，声卡等）中可以找到类似的数模转换器。
在IP语音通信中，源被数字化。
因此，需要一个数模转换器将数字化部分重构为模拟信号。
2、视频编码视频编码器系统处理视频信号并将数字信号发送到IC。
3、数字显示图形控制器通常使用查找表来生成发送到模拟输出的信号（例如RGB信号）以驱动显示器。
4、校准数模转换器可以提供动态类型的校准，以提高测试系统的精度。
5、控制电机数模转换器还用于需要电压控制信号的电动机控制设备中。
数模转换器还用于数据分配系统，数字电位计，软件无线电和许多其他地方。
1 概述
轴角位置模数转换器（Resolver-Digital-Converter, RDC）是一个低成本具有12位分辨率的单片跟踪式轴角位置模数转换器
主要应用有，马达控制、机床控制、机器人控制、过程控制、动力转向控制、集成启动/发电控制及电动车动力驱动控制
1.1I/O接口
Input: 差分模拟输入 sin/sinlo. Cos/coslo.
Output:1）
绝对位置和速度输出：并行和串行12-位数据
增量编码器仿真输出（1024脉冲/转）
可编程正旋振荡器输出（DDS）
1.2主要技术指标
1000RPS最大跟踪速率，12为分辨率
可编程正旋振荡器输出（10、12、15、20KHz)
角度跟踪精度可达22角分
小尺寸：44脚- LQFP封装
图中线圈A与线圈B互相垂直。
如果将线圈C输入正弦电压，并旋转线圈C，那么在线圈A与线圈B中将感应出两个电压，
V A = KE C Sin θ
V B = KE C Cos θ where E C = E I Sinωt; K是旋转变压器的变比
So that
V A = K E I Sinωt Sin θ (SIN)
V B = K E I Sinωt Cos θ (COS)
用MATLAB的SIMULIK模块构造出两信号的波形如下图所示意
图2：调制后的高频SIN/COS波形图
如果我们用 Va 乘以Cos φ，Vb 乘以Sin φ，并将它们在一个减误差放大器中相减，从而产生= K E I Sin ωt Sin θ Cos φ − K E I Sin ωt Cos θ Sin φ
生角φ，使Ve 变成0。
基本上，我们会设计一个电路，此 图4：系统的设计框图 了实现输入信号的幅值匹配调整以及高频滤波。
见下图：
V E = K E I Sin ωt Sin (θ −φ )
我们会设计一个电路来产电路是一个带有相位感应检测器、积分器及电压控制型振荡器的闭环系统，它使Sin (θ −φ )趋向于零。
其数字输出，在一定的 精确度上，与旋转变压器轴的夹角大致相同。
图4是轴角位置模数转换器的框图。
1.4 几个主要电路的实现
输入buffer 电路：目的：为5：对应的PSPICE 仿真波形如图6
图5：输入BUFFER 电路
图6：仿真波形图
.4.2输出BUFFER 电路设计
，该电路中除了把双路差分信号转变成单路输出外
真波形如图8所示： 1如下图7所示意：滤波器为200K 在后面为了加强其驱动带负载的能力加了级推挽放大电路
图7： 输出BFFFER 电路设计
仿
图8 ：输出BUFFER 电路的PSPICE 仿真波形图
1.4.3 sin/部分电路实现的功能表达如下:
ωt Cos θ Sin φ
定采用高速D/A 来实现此功能 位的速度高达250ns 的高速DA 芯片。
现如下图9 cos 乘法电路设计
本K E I Sin ωt Sin θ Cos φ − K E I Sin 经过查阅文献和参考相关资料，决主要芯片采用美国AD 公司的DAC312，为12具有单极性，双极性等多种工作方式。
原理公式如下：具体电路实
Iout Iout Vref
+=
Rref
图9：SIN/COS 高速乘法电路
入部分为sin ωt,再经过lpf （Low pass filter)
们就可以得到我们的数字式的解调电路。
所以我们设计的高速解调电路如下图所 电路如下10图：
本电路原理比路性能精度能否达到甚至系统能否稳定的关键
可以用LM339，实际应用中考虑输出电平兼容和转换速度以及 电路实现的思想基于全波整流。
需要注意的主要是此电路中电阻要精确电阻。
最
设计电路如下： 路设计如图12波形如图13。
在该电路中，数字输入部分为COS φ,如果输我示意。
我们实现的数字功能为： E*sin ωt *sin(θ -φ)*sin ωt =E/2*sin(θ -φ)-E/2*sin(θ -φ)*cos2ωt) 再经过滤波可得到 E*sin(θ-φ)项，
图10： 高速解调电路
1.4.4方向检测电路
较简单，但是却也是电电路之一：简单原理对输入端信号的敏感性我们准备选用NATIONAL SEMICONDUCTRORS 的高速器件LM161来实现。
图11 方向检测电路
1.4.5绝对值电路
本好是精确电阻排。
实现数字逻辑为：
电Vi
o =V ，仿真
图 12 绝对值电路
图 13 绝对值电路仿真波形图
用压频转换芯片vfc110来设计。
实现逻辑为： f= k vo ，vfc110是个多量程的压~4M 量程对应的输入端压控电源为0~10V 。
用其产生的信系统中的速度为带符号的2进制补码输出。
考虑到此，我们选用了一款双极性的1，它输入可以是-5~+5V ，输出为13位的2的补码。
其1.4.6压控震荡电路设计
选频转换芯片，我们选择0号结合前面的方向信号就可以触发CPLD 中的12位可逆计数器。
具体电路连接见附图
1.4.7 速度A/D 转换设计
此A/D 转换芯片：ADC1244msb 位为符号位，可以用来标识电机的正/反转，同时还具有自动校正误差功能
1.4.8 CPLD 的DDS 实现
pld 除了实现数字逻辑控制外还有一个很主要的作用是实现可遍程信号的合成。
按里面存储一个1024的SINA TABLE,按照这样计算，最
DS 的工作原理是以数控振荡器的方式产生频率、相位可控制的正弦波。
电路一般度/相位转换电路、D/A 转换器和低通
冲Fclk ，12位加法器将频率控制数据X 与累加寄存器输出的累加相的结果Y 送至累加寄存器的输入端。
累加寄存器一方面将在 这样就完成了一个周期，这个周期也就是DDS 信号的一频率周期。
，15，20，Y 取值为4096(12位），Fclk 取为别输出10k,12k,15k,20k 的可编程正弦信号输出。
们设计中由于考虑到片内资源（主要是FLIPFLOP 和 GATE 的数量）和本系统的及货源的情况我们选择了ALTETA 公司C 照常归思想我们需要一个在少需要1024*12个门，这就已经超过了altera 公司最大的型号epm7512（1万个门）。
所以我们设计的时候把sina table 外挂在一片高速度的扩展FLASH 里面。
DDS 实现的原理如下图14
图14：DDS 实现框图
D 包括基准时钟、频率累加器、相位累加器、幅滤波器（LPF ）。
频率累加器对输入信号进行累加运算，产生频率控制数据X （frequency data 或相位步进量）。
相位累加器由N 位全加器和N 位累加寄存器级联而成，对代表频率的2进制码进行累加运算，是典型的反馈电路，产生累加结果Y 。
幅度/相位转换电路实质上是一个波形寄存器，以供查表使用。
读出的数据送入D/A 转换器和低通滤波器。
具体工作过程如下： 每来一个时钟脉位数据相加，把相加后上一时钟周期作用后所产生的新的相位数据反馈到加法器的输入端，以使加法器在下一时钟的作用下继续与频率控制数据X 相加；另一方面将这个值作为取样地址值送入幅度/相位转换电路（即图1中的波形存储器），幅度/相位转换电路根据这个地址输出相应的波形数据。
最后经D/A 转换器和低通滤波器将波形数据转换成所需要的模拟波形。
相位累加器在基准时钟的作用下，进行线性相位累加，当相位累加器加满量时就会产生一次溢出， DDS 输出信号的频率由下式给定： Fout=(X/Y) ×Fclk
所以在本设计中取X 分别为10，124.096MHZ ，则可以分
1.4.9 CPLD 的数字混合逻辑电平接口设计 我需求以及芯片供应商方面的价格和供货周期的MAX7000A 系列的产品EMP7512AE ，该芯片具有很好的性价比，是一款大众化芯片。
具有512个FLIPFLOP 和10000个GATE 。
但美中不足的是它是3.3V 工作的芯片，和MAX7000S 系列5V
工作的电平不同。
所以在应用中要注意和外围电路中
的电平匹配的问题。
EPM7512的输入通过配置，可以与5V兼容，但其输出为.3.3和2.5V逻辑，为此，我们把EPM7512的输出通过TI公司的3.3-5V电平转换芯片244进行了转换。
具体电路图见附图，外挂的FLASH为PLCC封装的64K*16BIT。
地址分配为8K-12K，看地址线连接关系可知道（A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 对应为：0 0 1 0 X X X X X X X X X X X X）。
