模拟量与数字量之间的转换

模拟量转换成数字量的方法及应用
1．在线监测采集器模拟量输入基本采用（4－20mA）方式接入，模拟量实际大小经换算后输出相应的数值。

举例说明：如果一台在线COD检测设备仪器；其量程小值为0，最大值200；那么相对应的模拟量分别为4mA-20mA；当COD为测定值为0时，那么模拟量输出为4mA,当COD测定值为200时，模拟量输出应为20mA；假若模拟量输出为10mA,那么COD测定值是多少？
由线性方程的直线方程公式：y=KX+b
分别计算K值：K=（200-0）/（20-4）=12.5
令y=0，X=4 可计算出b=-Kx= -50
那么得出函数关系式为：y=12.5X-50
那么现在当COD模拟量输出为10mA时，可以计算出实际值为：
Y=12.5*10-50=75
就可以算出当COD模拟量输出为10mA时，相对应数值则为75。

以上例子为理论值计算。

2．下列为实际我们用作测试电流计算值和实际应用参考。

我们使用一个电流互感器作为测试对象：电流互感器测定电流最小值为0，最大值为50，最小值为0时对应输出模拟量4mA，最大值为50时对应输出模拟量为20mA.
由以上数据我们可以做出函数方程为：y=3.125X-12.5
现在通电进行实测试验用电流测得电流为6.40mA,在线仪表实测数据为7.568。

通过理论值计算可以计算出当输出电流为6.4mA时，计算理论值为7.5.理论值与实测值误差值为：0.068,误差率为0.068/50=0.00136. 由此验证此公式是具有可行性。

信号的变换需要经过以下过程：物理量－传感器信号－标准电信号－A/D转换－数值显示。

声明：为简单起见，我们在此讨论的是线性的信号变换。

同时略过传感器的信号变换过程。

假定物理量为A，范围即为A0－Am，实时物理量为X；标准电信号是B0－Bm，实时电信号为Y；A/D转换数值为C0-Cm，实时数值为Z。

如此，B0对应于A0，Bm对应于Am，Y对应于X,及Y=f（X）.由于是线性关系,得出方程式为Y=(Bm-B0)*(X-A0)/（Am—A0)+B0。

又由于是线性关系，经过A/D转换后的数学方程Z=f(X）可以表示为Z=（Cm-C0)＊(X-A0)/(Am-A0）+C0。

那么就很容易得出逆变换的数学方程为X=(Am-A0）*(Z—C0)/(Cm—C0）+A0。

方程中计算出来的X就可以在显示器上直接表达为被检测的物理量。

5、PLC中逆变换的计算方法以S7—200和4－20mA为例，经A/D转换后,我们得到的数值是6400－32000，及C0=6400，Cm=32000。

于是，X=(Am—A0）*(Z—6400)/(32000-6400）+A0.例如某温度传感器和变送器检测的是-10－60℃，用上述的方程表达为X=70＊(Z-6400）/25600-10。

经过PLC的数学运算指令计算后，HMI可以从结果寄存器中读取并直接显示为工程量。

用同样的原理，我们可以在HMI上输入工程量,然后由软件转换成控制系统使用的标准化数值.在S7—200中,(Z—6400）/25600的计算结果是非常重要的数值.这是一个0－1。

0（100%）的实数，可以直接送到PID指令（不是指令向导）的检测值输入端。

PID指令输出的也是0－1.0的实数,通过前面的计算式的反计算，可以转换成6400－32000，送到D/A端口变成4－20mA输出.1.自己写转换程序。

2。

需要注意你的模拟量是单极性的还是双极性的。

函数关系A＝f（D）可以表示为数学方程：A＝(D－D0）×（Am－A0）／（Dm－D0)＋A0。

置数控制逻辑电路逐次逼近寄存器D/A 转换器 ++-A Ux 数字量输出Uod 0d 1d n-1例1：四位逐次逼近ADC已知：U X =5.52VDAC 的U R =8V , R F =R试分析转换过程。

1）清零：d 3 d 2 d 1 d 0=00002）将最高位置“1”；即d 3 d 2 d 1 d 0=1000 ；3）DAC 将逐次逼近寄存器输出的数字量1000转换为模拟量U O ；4）U O <U X ，置数控制逻辑电路使d 3=1保留；U O =8/16（1·23+ 0· 22+ 0· 21+ 0· 20 ）=4Vd 3 d 2 d 1 d 0=10005）将d2置“1”；即d3 d2 d1 d0=1100 ；6）DAC将逐次逼近寄存器输出的数字量1100转换为模拟量U O；U O=8/16（1·23+ 1· 22+ 0· 21+ 0· 20 ）=6V7）U O >U X，置数控制逻辑电路使d2=1去掉，使d2=0；d3 d2d1 d0=10008）将d1置“1”；即d3 d2 d1 d0=1010 ；9）DAC将逐次逼近寄存器输出的数字量1010转换为模拟量U O；U O=8/16（1·23+ 0· 22+ 1· 21+ 0· 20 ）=5V10）U O <U X，置数控制逻辑电路使d1=1保留；d3 d2 d1d0=101011）将d0置“1”；即d3 d2 d1 d0=1011；12）DAC将逐次逼近寄存器输出的数字量1011转换为模拟量U O；U O=8/16（1·23+ 0· 22+ 1· 21+ 1· 20 ）=5.5V10）U O <U X，置数控制逻辑电路使d0=1保留；d3 d2 d1d0=1011ADCU X=5.52V d3 d2 d1d0=1011转换误差=0.02V，输出位数越多，误差越小。

微机原理sarSAR即Successive Approximation Register，是一种数字电路，是一种常用的模拟转换器。

其原理是通过将模拟量与数字量相互转换，从而将模拟信号变成数字信号或者将数字信号转换成模拟信号。

SAR为高速数据转换提供了一种简单的方法，是数字系统中常用的一种模数转换器。

SAR的工作原理：SAR的工作原理是通过逐步逼近和比较的方式，在比较器和延迟触发器的协同作用下，逐步对输入的模拟量进行量化。

对于一个n位数字信号来说，从最高位开始，将最高位的值设为1，然后将其与模拟信号进行比较，如果比较的结果是模拟信号大于阈值，则这一位就会被置1，否则便被置0。

那么下一位便重复这一过程，直到最低位都被处理完毕，最后得到的结果即为输入模拟量对应的数字量。

1. SAR的转换速度非常快，由于采取了逐步逼近的方法，可以在非常短的时间内完成转换。

2. SAR转换的精度非常高，通常是12位到16位。

3. SAR采用了高压、低功耗电路设计，电源电压很低，消耗非常少的能量。

4. SAR具有较高的抗噪性能，可以对噪声进行一定的抑制。

1. SAR电路复杂，需要大量的逻辑门以及高速时钟信号的控制，成本比较高。

2. SAR在进行高速转换时，容易出现误码，因为逐步逼近的过程中，每一位都需要等待一定的时间，而且任何一个时钟信号漏掉都会引起误码。

3. SAR的分辨率不够高，只能到达16位，因此无法满足某些特殊应用领域的需求。

1. SAR适用于高速、高精度的信号处理。

2. SAR通常被应用于模数转换器和数字化万用表中。

3. SAR也被广泛应用于模拟对数字的控制系统中。

4. SAR可以用于对传感器信号进行处理，如转换温度测量、声音呼叫等实际应用。

总之，SAR是数字电路中非常重要的一种模数转换器，具有高精度、高速度、低功耗等优点，被广泛应用于各种数据采集、采样和控制系统中。

模拟量转数字量万能公式在咱们的科技世界里，有一个特别神奇的概念，叫做“模拟量转数字量”。

这玩意儿听起来好像挺复杂，挺高大上的，但其实啊，它就像我们学骑自行车，一开始觉得难，掌握了窍门之后就会发现，也就那么回事儿。

我记得有一次，我在一个电子实验室里，看到一群学生正在为这个问题抓耳挠腮。

他们面前摆着各种仪器，眼神里充满了困惑和迷茫。

其中有个叫小明的同学，那着急的样子，就像是热锅上的蚂蚁。

咱们先来说说啥是模拟量。

简单来讲，模拟量就像是一条连续不断的河流，它的数值可以在一定范围内任意变化，没有固定的间隔或者台阶。

比如说，温度、压力、声音的强弱，这些都是模拟量。

那数字量呢？数字量就像是一级一级的台阶，它的数值是离散的，只能是一些特定的值。

比如说，咱们电脑里存储的数字 0 和 1 ，就是典型的数字量。

那为啥要把模拟量转成数字量呢？这就好比我们要把一条流淌的河，变成一段一段的水池子，这样我们的电脑啊、电子设备啊，才能更好地处理和理解这些信息。

这时候，咱们就得提到那个传说中的“万能公式”啦！其实啊，它并不是一个真正像数学公式那样写在纸上就能套用的式子，而是一套方法和思路。

比如说，咱们要测量一个温度。

温度是模拟量，那怎么转成数字量呢？首先，咱们得确定一个测量的范围，比如说 0 到 100 度。

然后，我们把这个范围分成很多小的区间，假设分成 1000 个区间。

每个区间就代表一个数字值。

这时候，我们用一个传感器来测量温度，传感器会把温度的变化转化成电信号。

然后通过一个叫做 ADC（模数转换器）的东西，把这个电信号转换成数字信号。

这个 ADC 就像是一个神奇的魔法盒子，能把模拟的东西变成数字的。

但是这里面可有点小讲究哦。

比如说，这个 ADC 的精度，精度越高，转换出来的数字量就越准确。

就像你用一把刻度很精细的尺子去测量东西，肯定比用一把粗糙的尺子准得多。

再比如说，采样频率也很重要。

采样频率就像是你拍照的快门速度，速度越快，就能捕捉到更多的细节。

数字量与模拟量的定义与转换原理是什么 模拟量是指变量在⼀定范围连续变化的量;也就是在⼀定范围(定义域)内可以取任意值(在值域内)。

数字量是分⽴量，⽽不是连续变化量，只能取⼏个分⽴值，如⼆进制数字变量只能取两个值。

那么数字量与模拟量的定义与转换原理是什么呢?下⾯跟⼩编⼀起来了解⼀下吧! 数字量与模拟量的定义与转换原理是什么 ⼀、数字量 在时间上和数量上都是离散的物理量称为数字量。

把表⽰数字量的信号叫数字信号。

把⼯作在数字信号下的电⼦电路叫数字电路。

例如： ⽤电⼦电路记录从⾃动⽣产线上输出的零件数⽬时，每送出⼀个零件便给电⼦电路⼀个信号，使之记1，⽽平时没有零件送出时加给电⼦电路的信号是0，所在为记数。

可见，零件数⽬这个信号⽆论在时间上还是在数量上都是不连续的，因此他是⼀个数字信号。

最⼩的数量单位就是1个。

⼆、模拟量 在时间上或数值上都是连续的物理量称为模拟量。

把表⽰模拟量的信号叫模拟信号。

把⼯作在模拟信号下的电⼦电路叫模拟电路。

例如： 热电偶在⼯作时输出的电压信号就属于模拟信号，因为在任何情况下被测温度都不可能发⽣突跳，所以测得的电压信号⽆论在时间上还是在数量上都是连续的。

⽽且，这个电压信号在连续变化过程中的任何⼀个取值都是具体的物理意义，即表⽰⼀个相应的温度。

三、数字量与模拟量的转换原理 1、数模转换器是将数字信号转换为模拟信号的系统，⼀般⽤低通滤波即可以实现。

数字信号先进⾏解码，即把数字码转换成与之对应的电平，形成阶梯状信号，然后进⾏低通滤波。

根据信号与系统的理论，数字阶梯状信号可以看作理想冲激采样信号和矩形脉冲信号的卷积，那么由卷积定理，数字信号的频谱就是冲激采样信号的频谱与矩形脉冲频谱(即Sa函数)的乘积。

这样，⽤Sa函数的倒数作为频谱特性补偿，由数字信号便可恢复为采样信号。

由采样定理，采样信号的频谱经理想低通滤波便得到原来模拟信号的频谱。

⼀般实现时，不是直接依据这些原理，因为尖锐的采样信号很难获得，因此，这两次滤波(Sa函数和理想低通)可以合并(级联)，并且由于这各系统的滤波特性是物理不可实现的，所以在真实的系统中只能近似完成。

数字量转换模拟量公式（原创实用版）目录1.数字量与模拟量的概念2.数字量转换为模拟量的原因3.数字量转换模拟量公式4.公式的应用实例5.注意事项正文1.数字量与模拟量的概念数字量和模拟量是电子工程和信号处理领域中的两个重要概念。

数字量通常是指离散的、以数字形式表示的信号，例如二进制数字信号。

而模拟量则是指连续的、以模拟电压或电流形式表示的信号，例如音频和视频信号。

2.数字量转换为模拟量的原因在某些应用场景中，需要将数字量转换为模拟量，以便信号能够更好地被传输或处理。

例如，在音频处理中，数字音频信号需要转换为模拟信号，以便通过扬声器播放出来。

3.数字量转换模拟量公式数字量转换为模拟量的公式通常为：模拟量 = (数字量 - 数字量最小值) / (数字量最大值 - 数字量最小值) * (模拟量最大值 - 模拟量最小值) + 模拟量最小值其中，数字量最小值为 0，数字量最大值为某个正整数 n，模拟量最大值为正无穷，模拟量最小值为负无穷。

4.公式的应用实例以音频处理为例，假设有一个数字音频信号，其数字量的范围为0-255，表示音频信号的幅度范围。

我们需要将这个数字音频信号转换为模拟音频信号，以便通过扬声器播放。

假设模拟音频信号的范围为 -10V 至 10V。

根据上述公式，可以计算出每个数字音频信号对应的模拟音频信号的幅度值。

例如，当数字音频信号为 255 时，对应的模拟音频信号的幅度值为：模拟量 = (255 - 0) / (255 - 0) * (10 - (-10)) + (-10) = 10V 类似地，当数字音频信号为 0 时，对应的模拟音频信号的幅度值为：模拟量 = (0 - 0) / (255 - 0) * (10 - (-10)) + (-10) = -10V5.注意事项在使用数字量转换模拟量公式时，需要注意以下几点：- 确保数字量的最小值和最大值与模拟量的最小值和最大值相对应。

- 公式中的除法操作需要保证数字量和模拟量的范围足够大，以避免除以零的错误。