计算机数模和模数转换接口技术
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模数转换与数模转换电路问答No. 001Σ-Δ型模数转换器与传统的A/D转换器有什么差别?Σ-Δ型模数转换器由Σ-Δ调制器和数字抽取滤波器组成,Σ-Δ调制器量化对象不是传统A/D转换器中信号采样点的幅值,而是相邻两个采样点幅值之间的差值,并将这种值编码为1位的数字信号输出;数字抽取滤波器则具有数字抽取(重采样)和低通滤波的双重功能。
它和传统滤波器最大的差别在于:传统的A/D转换器可以多个通道模拟信号输入共用一个转换器,而Σ-Δ型模数转换器是一个通道一个转换器,传统的A/D转换器每一通道的前端都需要一个抗混叠滤波器,而Σ-Δ型模数转换器因其数字抽取滤波器具有低通滤波功能而避免了混叠失真,所以不需要此器件。
No. 002I2C接口9通道14位电流DAC MAX5112的性能如何?MAX5112是一款14位、9通道电流输出数/模转换器(DAC)(见图1)。
该器件工作在低至3.0V电源,并提供14位的性能,而无需任何调整。
图1MAX5112的内部功能框图器件输出范围优化用于偏置大功率可调节激光源,9个通道中每一路都带有电流源。
并行连接DAC输出可获得额外电流或更高的分辨率。
器件包含内部基准。
I2C兼容接口能够以高达400MHz的时钟速率驱动器件,通过高电平有效的异步CLR输入能够将DAC复位至0,无需使用串口。
器件为驱动接口逻辑电路提供独立的电源输入。
MAX5112工作在-40℃~+105℃温度范围,提供3mm×3mm、36焊球WLP 和5mm×5mm、32引脚TQFN封装。
MAX5112的特点和优势:●低至3.0V的供电电压●集成多路复用器用于输出1和输出2●并行连接输出可增大电流或提高分辨率●I2C兼容串行接口●内部基准●过热保护●-40℃~+105℃温度范围●提供36焊球WLP或32引脚TQFN封装No. 003A/D前都需要加抗混叠滤波器吗?根据奈奎斯特采样定律,A/D的采样频率fs必须高于信号最高频率的两倍,因此一般A/D在进行数模转换前,都会在A/D前加一个抗混迭滤波器,滤去fs/2以上的频率,消除混迭失真的影响。
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。
【关键字】精品第7章数-模转换与模-数转换第1讲数-模转换一、教学目的:1、数模转换的基本原理。
2、理解常见的数模转换电路。
3、掌握数模转换电路的主要性能指标。
二、主要内容:1、数模转换的定义及基本原理2、权电阻D/A转换器、倒T型D/A转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数3、DAC主要性能指标三、重点难点:权电阻D/A转换器、倒T型D/A转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数。
四、课时安排:2学时五、教学方式:课堂讲授六、教学过程设计复习并导入新课:新课讲解:[重点难点]权电阻D/A转换器、倒T型D/A转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数,逐次逼近型A/D转换器、双积分型A/D转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数。
[内容提要]本章介绍数字信号和模拟信号相互转换的基本原理和常见转换电路。
必要性与意义:自然界中,许多物理量是模拟量,电子系统中的输入、输出信号多数也是模拟信号。
而数字系统处理的数字信号却具有抗干扰能力强、易处理等优点;利用数字系统处理模拟信号的情况也越来越普遍。
由于数字系统只能对数字信号进行处理,因此要根据实际情况对模拟信号和数字信号进行相互转换。
随着计算机技术和数字信号处理技术的快速发展,在通信、自动控制等许多领域,常常需要将输入到电子系统的模拟信号转换成数字信号后,再由系统进行相应的处理,而数字系统输出的数字信号,还要再转换为模拟信号后,才能控制相关的执行机构。
这样,就需要在模拟信号与数字信号之间建立一个转换接口电路—模数转换器和数模转换器。
A/D转换定义:将模拟信号转换为数字信号的过程称为模数转换(Analog to Digital),或A/D转换。
能够完成这种转换的电路称为模数转换器(Analog Digital Converter),简称ADC。
D/A转换定义:将数字信号转换为模拟信号的过程称为数模转换(Digital to Analog),或D/A转换。
数模模数转换实验报告一、实验目的1、了解数模和模数转换电路的接口方法及相应程序设计方法。
2、了解数模和模数转换电路芯片的性能和工作时序。
二、实验条件1、DOS操作系统平台2、数模转换芯片DAC0832和模数转换器ADC0809芯片。
三、实验原理1、数模转换:(1)微机处理的数据都是数字信号,而实际的执行电路很多都是模拟的。
因此微机的处理结果又常常需要转换为模拟信号去驱动相应的执行单元,实现对被控对象的控制。
这种把数字量转换为模拟量的设备称为数模转换器(DAC),简称D/A。
(2)实验中所用的数模转换芯片是DAC0832,它是由输入寄存器、DAC 寄存器和D/A 转换器组成的CMOS 器件。
其特点是片内包含两个独立的8 位寄存器,因而具有二次缓冲功能,可以将被转换的数据预先存在DAC 寄存器中,同时又采集下一组数据,这就可以根据需要快速修改DAC0832 的输出。
2、模数转换:(1)在工程实时控制中,经常要把检测到的连续变化的模拟信号,如温度、压力、速度等转换为离散的数字量,才能输入计算机进行处理。
实现模拟量到数字量转换的设备就是模数转换器(ADC),简称A/D。
(2)模数转换芯片的工作过程大体分为三个阶段:首先要启动模数转换过程。
其次,由于转换过程需要时间,不能立即得到结果,所以需要等待一段时间。
一般模数转换芯片会有一条专门的信号线表示转换是否结束。
微机可以将这条信号线作为中断请求信号,用中断的方式得到转换结束的消息,也可以对这条信号线进行查询,还可以采用固定延时进行等待(因为这类芯片转换时间是固定的,事先可以知道)。
最后,当判断转换已经结束的时候,微机就可以从模数转换芯片中读出转换结果。
(3)实验采用的是8 路8 位模数转换器ADC0809 芯片。
ADC0809 采用逐次比较的方式进行A/D 转换,其主要原理为:将一待转换的模拟信号与一个推测信号进行比较,根据推测信号是大于还是小于输入信号来决定增大还是减少该推测信号,以便向模拟输入逼近。