11 模数和数模转换
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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。
什么是数模转换和模数转换1. 引言在现代科技和通信领域中,数模转换(Digital-to-Analog Conversion)和模数转换(Analog-to-Digital Conversion)是非常重要的概念。
它们在各种应用中起着至关重要的作用,如音频处理、图像处理、数据转换等。
本文将介绍数模转换和模数转换的定义、原理和应用。
2. 数模转换数模转换是将数字信号转换为模拟信号的过程。
数字信号是以离散的二进制形式表示的信号,而模拟信号是连续变化的信号。
通过数模转换,我们可以将数字信号转换为模拟信号,以便于在模拟领域进行进一步的处理和分析。
数模转换的原理是通过采样和保持、量化和编码三个步骤实现的。
首先,采样和保持将连续的模拟信号转换为离散的采样信号。
然后,量化将采样信号的幅度离散化为一系列的取值。
最后,编码将离散化后的采样信号转换为二进制代码,以便进行数字信号处理。
数模转换广泛应用于音频和视频领域。
例如,在音频播放器中,数模转换器将数字音频信号转换为模拟信号,使得我们可以聆听到高质量的音乐。
同时,在数字电视中,数模转换器将数字视频信号转换为模拟视频信号,使得我们可以观看高清晰度的电视节目。
3. 模数转换模数转换是将模拟信号转换为数字信号的过程。
模拟信号是连续变化的信号,而数字信号是以离散的二进制形式表示的信号。
通过模数转换,我们可以将模拟信号转换为数字信号,以便于在数字领域进行处理和存储。
模数转换的原理是通过采样和量化两个步骤实现的。
首先,采样将连续的模拟信号转换为离散的采样信号。
然后,量化将采样信号的幅度离散化为一系列的取值。
最终,将离散化后的采样信号转换为二进制代码,以表示数字信号。
模数转换在通信领域和数据存储领域得到广泛应用。
例如,在手机通信中,模数转换器将人的声音转换为数字信号,以便于在网络中传输。
同样地,在数字存储设备中,模数转换器将模拟数据(如声音、图像等)转换为数字数据,以便于存储和处理。
什么是电路中的数模转换和模数转换电路中的数模转换和模数转换是指将数字信号和模拟信号互相转换的过程。
在现代电子设备和通信系统中,这两种转换方式起着至关重要的作用。
1. 数模转换:数模转换是将数字信号转换为模拟信号的过程。
在数字电路中,所有信息都以二进制形式表示,通过数模转换可以将数字信号转换为模拟电压、电流或其他模拟形式的信号。
常见的数模转换器是数字到模拟转换器(DAC),它将数字信号转换为模拟信号的输出。
数模转换器通常由一个数字输入和一个模拟输出组成。
数模转换器的输入可以是数字编码、数字信号或数字数据,输出信号则是连续的模拟波形。
在数模转换的过程中,数字信号经过采样和量化,然后根据一定的规则转换为相应的模拟信号。
数模转换在诸多应用中发挥着重要的作用,如音频和视频处理、通信系统中的调制解调器等。
通过数模转换,数字信号能够在模拟电路中进行处理和传输,实现数字与模拟信号之间的无缝衔接。
2. 模数转换:模数转换是将模拟信号转换为数字信号的过程。
在大部分现代电子设备中,数字信号更易于处理和存储,因此需要将模拟信号转换为数字信号以进行后续处理。
模数转换器(ADC)是常见的模数转换设备,它将模拟信号转换为离散的数字化信号。
模数转换器通常包含一个模拟输入和一个数字输出。
在模数转换的过程中,连续的模拟波形被分段采样,然后经过量化,最终转换为离散的数字信号。
适当的采样频率和精度可以确保模拟信号在数字化后能够保持较高的还原度。
模数转换在许多领域中被广泛使用,如音频和视频编码、传感器信号处理、通信系统中的调制解调器等。
通过模数转换,模拟信号可以被数字电路准确地表示和处理,实现了数字系统对模拟信号的感知和操作。
总结:数模转换和模数转换是电路中常见的信号转换方式,它们相互补充,使得数字和模拟信号能够在电子设备和通信系统中相互转换。
数模转换将数字信号转换为模拟信号,模数转换则将模拟信号转换为数字信号。
这两种转换方式的应用广泛,并在现代电子技术中扮演着重要的角色。
复习思考题
第章模/数和数/模转换
1. 为什么要把A/D,D/A转换器与微机的接口作为专门问题来研究?它与前面所讲的并行接口有
何异同点?
2. 在A/D、D/A转换器指标中,精度与分辨率有什么区别?
3. D/A转换器与微处理机接口中,最关键的问题是什么?应如何解决?
4. 参照教材中的锯齿波发生器例,自行设计一个三角波发生器,用8086汇编写出程序(地址自
定)。
如果要产生正弦波信号,在软件设计思想上有什么变化?
5. 电流输出型与电压输出型D/A转换器有什么不同?
6. 在D/A转换器输出端为什么总是要加平滑电路?试看为一个输出最高频率为3000Hz的转换器
设计一个简单的平滑电路。
7. A/D转换器为什么先要对模拟信号采样?采取频率是如何确定的?如一个信号的最高频率为
5KHz,采样频率应为多少?
8. ADC0808与AD574A都是A/D转换器,试比较它们的异同点。
9. A/D转换器与CPU相连时,关键问题是什么?如何保证CPU与A/D转换芯片的时间关系能实
现正确的配合?
10. 有一个温度检测系统,在炉窖中设置了八个温度传感器。
假设它们的温度变化范围为
800℃~2800℃。
请问:
(1)如用ADC0808进行转换,分辨率可达多少?
(2)如果觉得一片ADC0808的分辨率不够,用两片同时工作是否使分辨率提高,误差小?
为什么?
(3)如果使温度检测的误差不超过1℃,应选用多少位的A/D转换芯片?
(4)如果选用16位的A/D转换芯片,测量误差可以减小到什么程度?
11. 根据教材上所画的AD574A与8086CPU连接的情况,请你:
(1)说明它占用地址的情况及每个控制信号所起的作用。
(2)用8086汇编语言设计程序,使从转换芯片中读入100组数据(每组数据12位),并把
它们存放在一个叫Buffer的缓冲区内。
(3)如果使用STS信号对CPU作中断控制,请修改硬件和软件设计。
12. 什么叫分辨率?什么叫相对转换精度?
13. 在 T型电阻网络组成的D/A转换器中,设开关K0, K1, K2, K3, K4分别对应一位二进制数,
当二进制数据为10110时,流入运算放大器的电流为多少?画出这个T型网络。
14. 用带两极数据缓冲器的D/A转换器时,为什么有时要用3条输出指令才完成16位或12位数
据转换?
15. 使用 DAC0832进行数/模转换时,有哪两种方法可对数据进行锁存?
16. 在数字量和模拟量并存的系统中,地线连接时要注意什么问题?
17. 设计一个电路和相应程序完成一个锯齿波发生器的功能,使锯齿波呈负向增长,并且锯齿波
周期可调。
18. 什么叫模/数转换精度?什么叫转换率?什么叫分辨率?
19. 参考《微型计算机技术及应用》一书中图7.12说明计数式A/D转换的工作原理。
20. 双积分式A/D转换的原理是什么?
21. 参考《微型计算机技术及应用》一书中图7.14说明逐次逼近式A/D转换的工作原理。
22. 比较计数式、双积分式和逐次逼近式A/D转换的优缺点。
23. 设计一个电路并画出软件流程以实现A/D转换,软件流程中要体现逐次逼近法思想。
24. 什么叫采样保持电路的采样状态和保持状态?用示意图进行说明。
25. 在实时控制和实时数计处理系统中,当需要同时测量和控制多路信息时,常用什么方法解
决?
26. 参考教材讲解的工作原理,说明图7.21 。