ADC及DAC简介

ADC与DAC:模数转换器详解

1,ADC简介

  ADC(Analog to Digital Conver)即A/D转换器。是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是把经过与标准量比较处理后的模拟量转换成以二进制数值表示的离散信号的转换器。

  A/D转换器按工作原理的不同,可以分成间接ADC和直接ADC。间接ADC是先将输入模拟电压转换成时间或频率,然后再把这些中间量转换成数字量,常用的有双积分型ADC。直接ADC则直接将模拟量转换为数字量,常用的有并联比较型ADC和逐次逼近型ADC。

  并联比较型 ADC:采用各量级同时并行比较,各位输出码也是同时并行产生,所以转换速度快。并联比较型 ADC 的缺点是成本高、功耗大。

  逐次逼近型 ADC:它产生一系列比较电压 VR,但它是逐个产生比较电压,逐次与输入电压分别比较,以逐渐逼近的方式进行模数转换。它比并联比较型 ADC 的转换速度慢,比双分积型 ADC 要快得多,属于中速 ADC 器件。

  双积分型 ADC:它先对输入采样电压和基准电压进行两次积分,获得与采样电压平均值成正比的时间间隔,同时用计数器对标准时钟脉冲计数。它的优点是抗干扰能力强,稳定性好;主要缺点是转换速度低。

2,DAC简介

  DAC(Digital to Analog Conver)即 D/A 转换器,是指将数字信号转变为模拟信号的电子元件。

  DAC 的内部电路构成无太大差异,一般按输出是电流还是电压、能否作乘法运算等进行分类。大多数 DAC 由电阻阵列和 n 个电流开关(或电压开关)构成,按数字输入值切换开关,并依据开关状态来产生对应的输出电流(或电压)。此外,也有为了改善精度而把恒流源放入器件内部的。 DAC 可分为电压型和电流型两大类电压型 DAC 又可分为:权电阻网络型、 T 型电阻网络型和树形开关网络型等电流型 DAC 有权电流型电阻网络和倒 T 型电阻网络等。

  电压输出型 。 电压输出型 DAC 可直接从电阻阵列输出电压,一般采用内置输出放大器以低阻抗输出。直接输出电压的器件仅用于高阻抗负载,由于无输出放大器部分的延迟,故常作为高速 DAC 使用。

  电流输出型。电流输出型 DAC 很少直接利用电流输出,大多外接电流- 电压转换电路得到电压输出,后者有两种方法:一是只在输出引脚上接负载电阻而进行电流- 电压转换,二是外接运算放大器。

  乘算型。 DAC 中有使用恒定基准电压的,也有在基准电压输入上加交流信号的,后者由于能得到数字输入和基准电压输入相乘的结果而输出,因而称为乘算型 DAC。乘算型 DAC 一般不仅可以进行乘法运算,而且可以作为使输入信号数字化地衰减的衰减器及对输入信号进行调制的调制器使用。

  一位 DAC。一位 DAC 与前述转换方式全然不同,它将数字值转换为脉冲宽度调制或频率调制的输出,然后用数字滤波器作平均化而得到一般的电压输出,用于音频输出等场合。

### ADCDAC的基本概念 ADC(Analog-to-Digital Converter)是一种将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的电子器件。这种转换使得来自传感器(如温度、光、压力等传感器)的模拟信号能够被微控制器或其他数字设备处理[^5]。相对地,DAC(Digital-to-Analog Converter)则执行相反的功能,它将数字信号转换回模拟信号,以便于在现实世界中使用,例如播放音频或控制电机速度[^2]。 ### ADC的工作原理 ADC的基本工作原理包括采样、量化编码三个步骤。首先,采样过程以固定的时间间隔对模拟信号进行测量;接着,量化过程将这些采样的值近似为最接近的数字值;最后,编码过程将这些数字值转换成二进制代码形式输出[^1]。 ### DAC的工作原理 DAC通过接收一个数字输入,并将其转换为相应的模拟电压或电流输出来工作。这一过程通常涉及解码数字输入并根据预设的比例因子产生对应的模拟电平。常见的实现方法有加权电阻法、R-2R梯形网络等[^2]。 ### 应用场景 #### ADC的应用 - **数据采集系统**:用于从各种传感器获取数据,比如温度监控系统中的温度读取。 - **测量仪器**:如万用表、示波器等需要精确测量物理量的场合。 - **控制系统**:工业自动化控制系统中用来监测控制过程变量。 - **多媒体处理**:图像捕捉设备中将光线强度转化为数字像素值。 - **通信系统**:无线基站接收端将接收到的射频信号转换为数字信号进行处理[^1]。 #### DAC的应用 - **音频设备**:音乐播放器使用DAC将存储的数字音频文件转换为可听声波。 - **视频显示**:显示器利用DAC将计算机生成的数字图像信号转换为模拟信号驱动屏幕。 - **测试与测量**:信号发生器使用DAC创建特定频率幅度的测试信号。 - **自动控制**:机器人控制系统中,DAC可以用来生成控制伺服电机位置的模拟电压。 - **电信**:发射机端将数字化的信息流转换为适合传输的模拟信号[^1]。 ### 提高性能的关键因素 随着技术的进步,ADCDAC在精度、速度以及灵活性方面都有了显著提升。例如,隔离式ADC采用ΣΔ调制技术实现了更高的分辨率线性度,同时内置DCDC转换器提供隔离电源功能,增强了系统的安全性稳定性[^4]。对于多通道ADC/DAC来说,串扰是一个重要的考量参数,它反映了不同输入/输出通道之间的相互干扰程度,一般以分贝(dB)为单位表示[^3]。 ```python # 示例代码 - 模拟简单ADC采样过程 def adc_sample(signal, bits=8): """模拟ADC采样函数.""" max_value = 2**bits - 1 sampled_signal = [int(sample * max_value) for sample in signal] return sampled_signal # 假设有一个简单的正弦波信号 import math time_points = [t/100.0 for t in range(0, 100)] analog_signal = [math.sin(2 * math.pi * t) for t in time_points] digital_signal = adc_sample(analog_signal) print(digital_signal[:10]) # 显示前10个采样点 ```
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值