ADC类比数位转换
adc转换原理

adc转换原理
ADC转换原理是指模拟信号转换为数字信号的过程。
模拟信
号是连续时间和连续幅度的信号,而数字信号是离散时间和离散幅度的信号。
ADC转换原理主要包括采样、量化和编码三个步骤。
首先是采样。
采样是指将模拟信号在一定时间间隔内进行离散化处理,得到具有一定采样率的离散时间的信号。
通常采用的采样方法是周期性采样和脉冲采样。
周期性采样是在一定时间间隔内取样信号,而脉冲采样是在模拟信号波形上出现的每个采样点上采集信号。
接下来是量化。
量化是指将连续的模拟信号离散化为离散幅度,即将连续幅度的信号转换为一系列离散幅度的信号。
量化过程可以理解为将模拟信号的幅度值映射到一系列离散的量化级别或数值。
通常采用的量化方式有线性量化和非线性量化。
线性量化是按照等间隔的幅度划分模拟信号的幅度值,而非线性量化是按照非等间隔的幅度划分模拟信号的幅度值。
最后是编码。
编码是指将量化后的离散幅度信号转换为二进制信号,以便数字系统处理。
编码过程涉及到将模拟信号幅度值对应的离散幅度值映射为二进制码字。
常用的编码方式有直码、格雷码等。
直码是将离散幅度值直接映射为二进制码字,格雷码是一种编码方式,它保证了相邻两个二进制码字只有一位不同。
综上所述,ADC转换原理主要包括采样、量化和编码三个步骤,将连续时间和连续幅度的模拟信号转换为离散时间和离散幅度的数字信号。
通过ADC转换,我们可以将模拟信号用数字信号表示和处理,使得模拟和数字系统能够实现互连和互操作。
第8章DA与AD转换电路

10 28
7
Di
i0
2i
当输入的数字量在全0和全1之间变化时,输出模拟电压的 变化范围为0~9.96V。
8.3 A/D转换器
一、A/D转换器的基本原理
四个步骤:采样、保持、量化、编码。
模拟电子开关S在采样脉冲CPS的控制下重复接通、断开 的过程。S接通时,ui(t)对C充电,为采样过程;S断开时,C
I0
VREF 8R
I1
VREF 4R
I2
VREF 2R
I3
VREF R
i I0d0 I1d1 I2d2 I3d3
VREF 8R
d0
VREF 4R
d1
VREF 2R
d2
VREF R
d3
VREF 23 R
(d3
23
d2
22
d1
21
d0
20)
uo
RFiF
R i 2
VREF 24
(d3 23
可推得n位倒T形权电流D/A转换器的输出电压
vO
VREF R1
Rf 2n
n1
Di
2i
i0
❖ 该电路特点为,基准电流仅与基准电压VREF和电 阻R1有关,而与BJT、R、2R电阻无关。这样,电 路降低了对BJT参数及R、2R取值的要求,对于集
成化十分有利。
❖ 由于在这种权电流D/A转换器中采用了高速电子 开关,电路还具有较高的转换速度。采用这种权 电流型D/A转换电路生产的单片集成D/A转换器有 AD1408、DAC0806、DAC0808等。这些器件都采用 双极型工艺制作,工作速度较高。
三、D/A转换器的主要技术指标
1.转换精度 D/A转换器的转换精度通常用分辨率和转换误差来描述。 (1)分辨率——D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。 N位D/A转换器的分辨率可表示为 1
单片机中的ADC转换原理及精度分析

单片机中的ADC转换原理及精度分析近年来,单片机技术的发展使得它们在各个领域中被广泛应用。
在许多应用中,模拟信号需要被转换成数字信号才能被单片机处理。
这就需要使用模数转换器(ADC)。
本文将介绍单片机中ADC转换的原理以及精度分析。
第一部分:ADC的原理ADC(Analog-to-Digital Converter)是一种将模拟信号转换为数字信号的电路。
在单片机中,ADC的主要任务是将模拟信号采样后转换为数字信号,以便单片机进行数字处理。
ADC转换的基本原理包括采样和量化两个过程。
1. 采样过程:采样过程是将模拟信号在一定时间内进行离散化的过程。
单片机中的ADC通常采用采样保持电路来实现。
该电路可以在一定时间内将模拟信号的值固定住,然后通过转换电路将其转换成数字信号。
采样速率是指每秒钟采样的次数,采样速率越高,能保留更多模拟信号的信息。
2. 量化过程:量化过程是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。
单片机中的ADC通常采用逐次逼近(SAR)ADC或逐段逼近(Sigma-Delta)ADC来实现。
逐次逼近ADC通过逐位比较来逼近模拟信号的大小,逐段逼近ADC则将模拟信号分成多个区间进行量化。
第二部分:ADC的精度ADC的精度是指其输出与输入之间的误差。
精度通常用位数(bits)表示,即ADC的分辨率。
分辨率越高,ADC能够区分的模拟信号范围越小,精度越高。
1. 分辨率:分辨率是ADC能够分辨的最小电压变化。
在一个n位的ADC中,分辨率可以通过电压范围除以2的n次方得到。
例如,一个10位ADC的电压范围是0-5V,其分辨率为5V/2^10 ≈ 4.88mV。
这意味着ADC可以分辨出离散电压变化大于约4.88mV的信号。
2. 误差:ADC的输出与输入之间存在一定的误差。
误差通常包括无线性误差、增益误差和偏移误差。
无线性误差是指ADC输出值与输入信号之间的非线性关系;增益误差是指ADC输出值与输入信号之间的放大倍数误差;偏移误差是指ADC输出值与输入信号之间的偏移量误差。
adc转换基本原理

adc转换基本原理
ADC(Analog-to-Digital Converter)转换器是一种将模拟信号转换为数字信号的设备。
它的基本原理包括以下步骤:
1. 采样:ADC转换器通过模拟输入电路(如电容、电阻等)将模拟信号转换为离散的模拟电压样本,这些样本被称为采样。
采样速率是衡量ADC转换器性能的重要指标之一,通常用每秒采样数(sps)来衡量。
2. 量化:采样后的模拟电压样本需要被转化为数字形式。
在这个过程中,ADC 转换器使用了一个称为量化器的电路,将每个采样样本分配到一个最接近的数字表示。
量化过程中会产生误差,这是ADC转换器固有的局限性之一。
3. 编码:一旦ADC转换器将采样样本量化为数字形式,它需要将这些数字表示为二进制数。
在这个步骤中,ADC转换器将数字转换为一系列0和1的序列,这些序列被称为编码。
编码方式可以是二进制码、BCD码等。
4. 输出:最后,ADC转换器将编码后的数字输出到外部设备或系统中。
输出格式可以是并行或串行数据,这取决于ADC转换器的类型和设计。
总之,ADC转换器的基本原理是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
这个过程需要采样、量化、编码和输出等步骤。
不同的ADC转换器类型和设计有不同的实现方法,但这个基本原理是相同的。
12位adc电压转换公式

12位adc电压转换公式12位ADC电压转换公式随着科技的不断发展,电子技术的发展日新月异,数字电路技术得到了广泛应用。
在数字电路中,ADC(模数转换器)是一种将模拟信号转换成数字信号的设备,经常用于电压、电流、温度、压力等模拟量的测量和控制。
ADC的使用使得模拟信号处理成为了更为可靠和方便的数值处理。
在实际应用中,我们经常会遇到12位ADC电压转换公式的问题。
下面,我们将详细介绍12位ADC电压转换公式的意义、计算方法以及应用。
1. 什么是12位ADC电压转换公式?12位ADC电压转换公式是一种将ADC输出的数字信号转换回原始电压信号的计算方法。
在12位ADC中,数字信号的精度为12位,即最大输出值为4095(2^12 - 1),而电压范围则与ADC的参考电压有关。
在实际应用中,我们经常需要将ADC的数字信号转化为对应的电压信号,以便对被测电路的电压进行准确测量和控制。
此时,我们需要使用12位ADC电压转换公式。
2. 如何计算12位ADC电压转换公式?在实际应用中,12位ADC电压转换公式通常有两种计算方法:一种是使用加减乘除等基本算法进行计算,另一种是通过公式进行计算。
方法一:基本算法计算假设ADC的参考电压为Vref,输出的数字信号为Vout,则原始电压信号为:V = Vout * Vref / 4095其中,V为原始电压信号,Vout为ADC的数字输出信号,Vref为ADC的参考电压。
例如,假设ADC的参考电压为5V,输出的数字信号为2048,则原始电压信号为:V = 2048 * 5V / 4095 = 2.5V方法二:公式计算使用公式计算12位ADC电压转换公式需要使用一组系数,这组系数被称为理论参考值。
理论参考值根据ADC的参考电压和精度进行计算,其公式为:理论参考值 = 参考电压 / (2^精度)例如,假设ADC的参考电压为5V,精度为12位,则理论参考值为:理论参考值 = 5V / (2^12) = 0.0012207V计算原始电压信号的公式为:V = Vout * 理论参考值例如,假设ADC的参考电压为5V,输出的数字信号为2048,则原始电压信号为:V = 2048 * 0.0012207V = 2.4999836V3. 12位ADC电压转换公式的应用12位ADC电压转换公式广泛应用于电压、电流、温度、压力等模拟量的测量和控制中。
AD转换、DA转换是什么意思?ADC、DAC又是什么意思?

AD转换、DA转换是什么意思?ADC、DAC又是什么意思?展开全文A/D转换、D/A转换是什么意思?ADC、DAC又是什么意思?A/D转换=模拟/数字转换,意思是模拟讯号转换为数字讯号;D/A转换=数字/模拟转换,意思是数字讯号转换为模拟讯号;ADC=模拟/数字转换器,DAC=数字/模拟转换器。
什么是超取样?超取样有何作用?超取样是CD机中采用的一种技术,用于提高放音质量。
CD片上的数据讯号被读出后,通过DSP电路的插值处理,将44.1kHz的标准取样率提升一倍到数倍,这就是超取样。
为什么要超取样呢?这涉及到D/A转换之后的噪声滤除问题。
数码讯号经过D/A转换之后,会在音频频带以外的高端产生一个镜象频带,这是一种噪声,必须用低通滤波器滤除,否则经过非线性器件后会折回到音频频带内,对放音效果产生很大的破坏。
该镜像噪声频带的位置和取样频率有关,频率越高,镜像频带就离音频频带越远。
对于标准取样频率来说,必须用衰减十分陡峭的滤波器才能滤掉靠近音频频带的镜像噪声。
但衰减陡峭的滤波器很难设计,相位失真很大,难免会影响到音频频带的高端部分,使音质下降,这就是早期的CD机数码味比较重的重要原因。
如果采用超取样,就可以把镜像噪声推到远离音频频带的位置,这时只需要衰减平缓的低通滤波器就行了,设计难度大大降低,相位特性得以改善,使放音质量获得显著的改善。
数模转换器目录简介解析转换原理D/A转换器分类数模转换器的位数DAC简介数模转换器,又称D/A转换器,简称DAC,它是把数字量转变成模拟的器件。
D/A转换器基本上由4个部分组成,即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。
模数转换器中一般都要用到数模转换器,模数转换器即A/D转换器,简称ADC,它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。
解析一种将二进制数字量形式的离散信号转换成以标准量(或参考量)为基准的模拟量的转换器,简称 DAC或D/A 转换器。
最常见的数模转换器是将并行二进制的数字量转换为直流电压或直流电流,它常用作过程控制计算机系统的输出通道,与执行器相连,实现对生产过程的自动控制。
D-A转换器的原理与构成

D/A转换器的原理与构成
数模转换器,又称D/A 转换器,简称DAC,它是把数字量转变成模
拟的器件。
D/A 转换器基本上由4 个部分组成,即权电阻网络、运算放大器、
基准电源和模拟开关。
模数转换器中一般都要用到数模转换器,模数转换器即
A/D 转换器,简称ADC,它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。
D/A 转换器的转换原理
数字量是用代码按数位组合起来表示的,对于有权码,每位代码都有一
定的位权。
为了将数字量转换成模拟量,必须将每1 位的代码按其位权的大小
转换成相应的模拟量,然后将这些模拟量相加,即可得到与数字量成正比的总
模拟量,从而实现了数字—模拟转换。
这就是组成D/A 转换器的基本指导思想。
D/A 转换器由数码寄存器、模拟电子开关电路、解码网络、求和电路及
基准电压几部分组成。
数字量以串行或并行方式输入、存储于数码寄存器中,
数字寄存器输出的各位数码,分别控制对应位的模拟电子开关,使数码为1 的
位在位权网络上产生与其权值成正比的电流值,再由求和电路将各种权值相加,即得到数字量对应的模拟量。
构成和特点
DAC 主要由数字寄存器、模拟电子开关、位权网络、求和运算放大器和基准电压源(或恒流源)组成。
用存于数字寄存器的数字量的各位数码,分别控
制对应位的模拟电子开关,使数码为1 的位在位权网络上产生与其位权成正比
的电流值,再由运算放大器对各电流值求和,并转换成电压值。
DAC_ADC模数及数模转换器的发展综述

DAC_ADC模数及数模转换器的发展综述DAC_ADC模数及数模转换器的发展综述1 概述随着数字技术,特别是计算机技术的飞速发展普及,在现代控制、通讯及检测领域中,对信号的处理⼴泛采⽤了数字计算机技术。
由于系统的实际处理对象往往都是⼀些模拟量(如温度、压⼒、位移、图像等),要使计算机或数字仪表能识别和处理这些信号,必须⾸先将这些模拟信号转换成数字信号;⽽经计算机分析、处理后输出的数字量往往也需要将其转换成为相应的模拟信号才能为执⾏机构所接收。
这样,就需要⼀种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作⽤的电路——模数转换电路或数模转换电路。
能将模拟信号转换成数字信号的电路,称为模数转换器(简称ADC转换器);⽽将能反数字信号转换成模拟信号的电路称为数模转换器(简称DAC转换器),ADC转换器和DAC 转换器已经成为计算机系统中不可缺少的接⼝电路。
2 数模转换电路2.1 数模转换电路原理数字量是⽤代码按数位组合起来表⽰的,对于有权码,每位代码都有⼀定的权。
为了将数字量转换成模拟量,必须将每1位的代码按其权的⼤⼩转换成相应的模拟量,然后将这些模拟量相加,即可得到与数字量成正⽐的总模拟量,从⽽实现了数字—模拟转换。
这就是构成DAC转换器的基本思路。
2.2 数模转换电路的主要性能指标DAC转换器的主要性能指标有:转换速度、转换精度、抗⼲扰能⼒等。
在选⽤D/A转换器时,⼀般应根据上述⼏个性能指标综合进⾏考虑。
2.3 ⼆进制加权架构从概念上讲,最简单的DAC采⽤的是⼆进制加权架构,在该架构中,将n个⼆进制加权元件(电流源、电阻器或电容器)进⾏组合以提供⼀个模拟输出(n = DAC分辨率)。
这种架构虽然最⼤限度地减少了数字编码电路,但MSB和LSB加权之间的差异却随着分辨率的增加⽽增⼤,从⽽使得元件的精确匹配变得很困难。
采⽤该架构的⾼分辨率DAC不仅难以制造,⽽且还对失配误差很敏感。
2.4 开尔⽂(Kelvin)分压器架构开尔⽂分压器架构由2的n次⽅个等值电阻器组成,与⼆进制加权法相⽐,这种架构简化了匹配处理(见图1)。
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去度量;u0、u1、…,便得到整量化的數字量。 u0=2.4Q 2Q 010 u1=4.0Q 4Q 100 u2=5.2Q 5Q 101 u3=5.8Q 5Q 101
編碼
將整量化後的數位量進行編碼,以便讀入和識別;
編碼僅是對數位量的一種處理方法。
例如:Q=0.5V/格,設用三位元(二進編碼)
化過程)
2
類比轉數位原理
取樣
按取樣定理對類比信號進 行等時間間隔取樣
將得到的一系列時域上 的樣值去代替u=f(t),即 用u0、u1、…、un代替 u=f(t)
這些樣值在時間上是離散 的值
但在幅度上仍然是連續 類比量
3
類比轉數位原理
量化
在幅值上再用離散值來表示。方法是用一個量化因數Q
f = 50M /(49+1)/5 = 200 KHZ 轉換時間=1/f=0.5us
程式實現該功能
rADCCON=(rADCCON&0xC03F)|(~0xC03F)
&(0x31<<6) //設置預分頻值
10
A/D控制暫存器ADCCON
11
A/D資料暫存器ADCDAT0
12
啟動取樣步驟
ADC測試程式void Test_Adc(void)
Nhomakorabea功能說明:初始化ADC相關暫存器, 並讀ADC通道讀寫函數 主要程式如下: /************************************** ************************************ Function name: TestADC Parameter : void Description : 讀通道0,並將讀取 的值通過串列埠列印出來 Return : void Argument : 按'ESC'鍵退出實驗 測試 Autor & date : *************************************** ***********************************/
17
至少工作在2.5MHz Clock rate下 所以轉換速率可以達到500KSPS
5
S3C2410X A/D轉換器和觸控螢幕介 面
AIN[7]接上拉電阻 到VDDA_ADC, 觸 控螢幕的
X通道連接到
S3C2410的AIN[7] Y通道應該連接到 AIN[5]
6
ADC 應用電路
參數說明:ch : 決定那個通道被選擇 主要功能:指定某一通道(ch)進行轉換, 並讀出轉換值 該函數的程式如下: /***************************************** ********************************* Function name: Read_Adc Parameter : ch : ADC的通道,範圍0~7 Description : 讀取相應通道ch的類比轉數位 的值 Return : 返回類比轉數位的值 Argument : Autor & date : ************************************************** ************************/
void Main(void) { BoardInitStart(); // 系統初始化,MMU初始化 SystemClockInit(); // 系統時鐘初始化 MemCfgInit(); //設置NAND FLASH的配置暫存器 PortInit(); //S3C2410X的GPIO初始化 SerialSwitch(0); // 選擇串列埠0 SerialChgBaud(115200); // 串列傳輸速率115200 while( 1 ) { printf("FS2410XP ADC Test,please Enter 'ESC' to exit\n"); Test_Adc(); //調用ADC實 驗函數 } }
16
主函數Main
功能說明:主要實現對模擬通道0的轉 換,通過調節接在通道0上的可調 電阻來改變模擬量的輸入,通過串列埠 將獲得的資料回顯到串列埠。 主要程式如下: /******************************************* ******************************** Function name: Main Parameter : void Description : 初始化系統,串列埠,並 調用ADC實驗函數 Return : void Argument : Autor & date : ******************************************** ******************************/
允許ADC的時鐘輸出
rCLKCON
= rCLKCON | (1<<15)
將ADCCON暫存器的BIT0置1
可以啟動轉換,當啟動轉換後,該位會被自動
清除 同時啟動轉換時還需要指定轉換通道
下面程式啟動通道0的取樣轉換
rADCCON=0x1|(0x0<<3)
13
獲取轉換結果
當A/D轉換結束後,可以讀取ADCDAT暫存 器的內容
靈敏度為10mV/℃ 工作溫度範圍為0℃-100℃ 工作電壓為4-30V 精度為± 1℃ 最大線性誤差為± 0.5℃ 靜態電流為80uA 該器件如塑封三極管(TO-92)
9
設置A/D取樣的時鐘頻率
主時鐘的頻率為50MHZ,
A/D取樣預分頻值設為49 而完成一次轉換至少需要5個Clock週期 則取樣頻率:
void Test_Adc(void) { int a0=0; //Initialize variables U32 rADCCON_save = rADCCON; preScaler = ADC_FREQ; printf("ADC conv. freq. = %dHz\n",preScaler); preScaler = GetMasterClock()/ADC_FREQ -1; //PCLK:50.7MHz printf("PCLK/ADC_FREQ - 1 = %d\n",preScaler); while( getkey() != ESC_KEY ) { a0=ReadAdc(0); printf( "AIN0: %04d\n", a0 ); Delay( 80 ) ; } rADCCON = rADCCON_save; printf("\nrADCCON = 0x%x\n", rADCCON); }
int ReadAdc(int ch) { int i; static int prevCh=-1; rADCCON = (1<<14)|(preScaler<<6)|(ch<<3); //setup channel if(prevCh!=ch) { rADCCON = (1<<14)|(preScaler<<6)|(ch<<3); //setup channel for(i=0;i<LOOP;i++); //delay to set up the next channel prevCh=ch; } rADCCON|=0x1; //start ADC while(rADCCON & 0x1); //check if Enable_start is low while(!(rADCCON & 0x8000)); //check if EC(End of Conversion) flag is high return ( (int)rADCDAT0 & 0x3ff ); 15 }
4
S3C2410X的A/D簡介
8通路10位A/D轉換器 支援觸控螢幕介面
獨立/自動X/Y位置轉換模式
轉換器的主要特性:
解析度:± 1LSB 微分線性度誤差: 積分線形度誤差:
± 1.5LSB ± 1LSB 最大轉化速率:500KSPS 輸入電壓範圍:0~3.3v
A/D轉換器
7
ADC 應用電路位置
J1-ADC輸入介面
U2-ADC AIN1溫度感測器
8
LM35D溫度感測器元件
輸出電壓與攝氏溫度成正比例的溫度傳感器, 可直接讀出 溫度值 使用時無需外圍元件,也無需調試和較正(標定) 只要外接一個1V的表頭(如指針式或數字式的萬用表) 特性:
下面程式等待通道0的A/D轉換
實現的程式如下:
while(!(rADCCON & 0x8000)); //等待,直 到A/D轉換結束 data=rADCDAT; //獲得轉換後的 資料
14
int Read_Adc(unsigned char ch)A/D讀取通道函數
ADC類比轉數位實驗
瞭解類比轉數位的基本原理 寫程式對類比輸入進行採集和轉換, 並將結果顯示在超級終端機
1
類比轉數位原理
經常遇到的物理參數
如電流、電壓、溫度、壓力、速度等電量或非
電量都是模擬量 模擬量的大小是連續分佈的,且經常也是時間 上的連續函數