將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電路,稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC,Analog to Digital Converter);將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器(簡(jiǎn)稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC,Digital to Analog Converter);A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器已成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的接口電路。為確保系統(tǒng)處理結(jié)果的精確度,A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器必須具有足夠的轉(zhuǎn)換精度;如果要實(shí)現(xiàn)快速變化信號(hào)的實(shí)時(shí)控制與檢測(cè),A/D與D/A轉(zhuǎn)換器還要求具有較高的轉(zhuǎn)換速度。轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度是衡量A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的重要技術(shù)指標(biāo)。 隨著集成技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)已研制和生產(chǎn)出許多單片的和混合集成型的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器,它們具有愈來愈先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo)。本章將介紹幾種常用A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其應(yīng)用。儀表促進(jìn)了更快的ADC速度和更多的通道數(shù)與密度,設(shè)計(jì)者必須評(píng)估轉(zhuǎn)換器的輸出格式,以及基本的轉(zhuǎn)換性能。嘉定區(qū)本地?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器銷售廠
如果CCD的質(zhì)量能夠滿足一定色彩位數(shù)的要求,為了獲得相應(yīng)的輸出效果,就要求有相應(yīng)位數(shù)的數(shù)模轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采樣,才能獲得滿意的效果,如果CCD可以實(shí)現(xiàn)36位精度,卻使用了三個(gè)8位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器,結(jié)果輸出出來就只剩下24位的數(shù)據(jù)精度了,這對(duì)于CCD是一種浪費(fèi),而如果使用三個(gè)16位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器,是實(shí)現(xiàn)了48位的數(shù)據(jù)輸出,但效果與36位比較并無改善,對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器就是一種浪費(fèi)了。1. 數(shù)模轉(zhuǎn)換器是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的系統(tǒng),一般用低通濾波即可以實(shí)現(xiàn)。數(shù)字信號(hào)先進(jìn)行解碼,即把數(shù)字碼轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的電平,形成階梯狀信號(hào),然后進(jìn)行低通濾波。徐匯區(qū)智能數(shù)模轉(zhuǎn)換器工廠直銷當(dāng)采樣率比信號(hào)頻率的兩倍還高的情況下才可能達(dá)到對(duì)原始信號(hào)的忠實(shí)還原,這一規(guī)律在采樣定理有所體現(xiàn)。
T型電阻網(wǎng)絡(luò)圖9-3為T型電阻網(wǎng)絡(luò)4位D/A轉(zhuǎn)換器的原理圖。圖9-3中電阻譯碼網(wǎng)絡(luò)是由R和2R兩種阻值的電阻組成T型電阻網(wǎng)絡(luò),運(yùn)算放大器構(gòu)成電壓跟隨器,圖9-3中略去了數(shù)據(jù)鎖存器,電子開關(guān)S3、S2、S1、S0在二進(jìn)制數(shù)D相應(yīng)位的控制下或者接參考電壓VR(相應(yīng)位為1)或者接地 (相應(yīng)位為0)。當(dāng)電子開關(guān)S3、S2、S1、S0全部接地時(shí),從任一節(jié)點(diǎn)a、b、c、d向其左下看的等效電阻都等于R當(dāng)D0單獨(dú)作用時(shí),T型電阻網(wǎng)絡(luò)如圖9-4中的圖(a)所示。把a(bǔ)點(diǎn)左下等效成戴維寧電源,如圖9-4中的圖(b)所示;然后依次把b點(diǎn)、c點(diǎn)、d點(diǎn)它們的左下電路等效成戴維南電源時(shí)分別如圖9-4中的圖(c)、圖(d)、圖(e)所示。由于電壓跟隨器的輸入電阻很大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于R,所以D0單獨(dú)作用時(shí),d點(diǎn)電位幾乎就是戴維南電源的開路電壓D0VR/16,此時(shí)轉(zhuǎn)換器的輸出為 [4]
間接ADC是先將輸入模擬電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間或頻率,然后再把這些中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,常用的有中間量是時(shí)間的雙積分型ADC [5]。并聯(lián)比較型ADC:由于并聯(lián)比較型ADC采用各量級(jí)同時(shí)并行比較,各位輸出碼也是同時(shí)并行產(chǎn)生,所以轉(zhuǎn)換速度快是它的突出優(yōu)點(diǎn),同時(shí)轉(zhuǎn)換速度與輸出碼位的多少無關(guān)。并聯(lián)比較型ADC的缺點(diǎn)是成本高、功耗大。因?yàn)閚位輸出的ADC,需要2n個(gè)電阻,(2n-1)個(gè)比較器和D觸發(fā)器,以及復(fù)雜的編碼網(wǎng)絡(luò),其元件數(shù)量隨位數(shù)的增加,以幾何級(jí)數(shù)上升。所以這種ADC適用于要求高速、低分辯率的場(chǎng)合 [5]。DAC主要由數(shù)字寄存器、模擬電子開關(guān)、位權(quán)網(wǎng)絡(luò)、求和運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)電壓源(或恒流源)組成。
轉(zhuǎn)換精度1、分辨率A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率以輸出二進(jìn)制(或十進(jìn)制)數(shù)的位數(shù)來表示。它說明A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)的分辨能力。從理論上講,n位輸出的A/D轉(zhuǎn)換器能區(qū)分2n個(gè)不同等級(jí)的輸入模擬電壓,能區(qū)分輸入電壓的**小值為滿量程輸入的1/2n。在比較大輸入電壓一定時(shí),輸出位數(shù)愈多,分辨率愈高。例如A/D轉(zhuǎn)換器輸出為8位二進(jìn)制數(shù),輸入信號(hào)比較大值為5V,那么這個(gè)轉(zhuǎn)換器應(yīng)能區(qū)分出輸入信號(hào)的**小電壓為19.53mV [6]。2、轉(zhuǎn)換誤差轉(zhuǎn)換誤差通常是以輸出誤差的比較大值形式給出。它表示A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別。常用比較低有效位的倍數(shù)表示。例如給出相對(duì)誤差不大于±LSB/2,這就表明實(shí)際輸出的數(shù)字量和理論上應(yīng)得到的輸出數(shù)字量之間的誤差小于比較低位的半個(gè)字 [6]。對(duì)于單極性D/A轉(zhuǎn)換,模擬輸出的理想值為零伏點(diǎn)。奉賢區(qū)加工數(shù)模轉(zhuǎn)換器批量定制
數(shù)字信號(hào)先進(jìn)行解碼,即把數(shù)字碼轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的電平,形成階梯狀信號(hào),然后進(jìn)行低通濾波。嘉定區(qū)本地?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器銷售廠
由于實(shí)際使用的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器不能進(jìn)行完全實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)換,所以對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換的過程中必須通過一些外加方法使之保持恒定。常用的有采樣-保持電路,在大多數(shù)的情況里,通過使用一個(gè)電容器可以存儲(chǔ)輸入的模擬電壓,并通過開關(guān)或門電路來閉合、斷開這個(gè)電容和輸入信號(hào)的連接。許多模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換集成電路在內(nèi)部就已經(jīng)包含了這樣的采樣-保持子系統(tǒng) [2]。1.**儀表促進(jìn)了更快的ADC速度和更多的通道數(shù)與密度,設(shè)計(jì)者必須評(píng)估轉(zhuǎn)換器的輸出格式,以及基本的轉(zhuǎn)換性能 [2]。嘉定區(qū)本地?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器銷售廠
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