模拟数字信号转换原理 ppt课件
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模拟量和数字量的转换—D_A转换器(电子技术课件)
1
2 LSB
FSR
1
2
≤ 0.05%，即 ×
1
2 −1
≤ 0.05% ⇒
1
由于10位D/A转换器分辨率为 10
2 −1
的D/A转换器。
=
1
2 −1
1
1023
≤ 0.1%。
= 0.097%，故应取十位或十位以上
总结
DAC主要技术指标： VLSB 、 VFSR 、分辨率、转换速度、
转换精度
倒T形电阻网络D/A转换器
位数比较多时问题更突出。难以在极为宽广的阻值范围内保证每个电阻
都有很高的精度，对制作集成电路不利且影响转换器精度。
总结
权电阻网络DAC：结构比较简单，所用电阻元件数很少。
但各个电阻阻值相差较大，尤其在输入信号位数比较多时
问题更突出，影响转换器精度。
开关树型DAC
分压器型
双积分型ADC
间接ADC
权电容网络DAC
V-F变换型ADC
总结
1. DAC：数模转换器
ADC：模数转换器
2. DAC的分类、ADC的分类
D/A转换器的应用
以AD7520为例，介绍D/A转换器的应用。
AD7520是一种10位CMOS型的D/A转换集成
芯片，与微处理器完全兼容。该芯片以接口
1
对于n位D/A转换器，分辨率也可表示为：分辨率= 。如10位D/A转换器
2 −1
1
的分辨率为 10
2 −1
=
1
1023
≈ 0.001。DAC输入位数n越多，电路的分辨率越高。
分辨率体现D/A转换器对输入微小量变化的敏感程度。
4. 转换速度：指从输入数字量到转换成稳定的模拟输出电压所需要的时间。
2 LSB
FSR
1
2
≤ 0.05%，即 ×
1
2 −1
≤ 0.05% ⇒
1
由于10位D/A转换器分辨率为 10
2 −1
的D/A转换器。
=
1
2 −1
1
1023
≤ 0.1%。
= 0.097%，故应取十位或十位以上
总结
DAC主要技术指标： VLSB 、 VFSR 、分辨率、转换速度、
转换精度
倒T形电阻网络D/A转换器
位数比较多时问题更突出。难以在极为宽广的阻值范围内保证每个电阻
都有很高的精度，对制作集成电路不利且影响转换器精度。
总结
权电阻网络DAC：结构比较简单，所用电阻元件数很少。
但各个电阻阻值相差较大，尤其在输入信号位数比较多时
问题更突出，影响转换器精度。
开关树型DAC
分压器型
双积分型ADC
间接ADC
权电容网络DAC
V-F变换型ADC
总结
1. DAC：数模转换器
ADC：模数转换器
2. DAC的分类、ADC的分类
D/A转换器的应用
以AD7520为例，介绍D/A转换器的应用。
AD7520是一种10位CMOS型的D/A转换集成
芯片，与微处理器完全兼容。该芯片以接口
1
对于n位D/A转换器，分辨率也可表示为：分辨率= 。如10位D/A转换器
2 −1
1
的分辨率为 10
2 −1
=
1
1023
≈ 0.001。DAC输入位数n越多，电路的分辨率越高。
分辨率体现D/A转换器对输入微小量变化的敏感程度。
4. 转换速度：指从输入数字量到转换成稳定的模拟输出电压所需要的时间。
模拟信号和数字信号ppt课件
电信号也是模拟信号。
Air Flow 温度传感器
模拟电信号
模拟信号电路
处理模拟信号的电路称为模拟电路。下面以一个模拟放大电路为例。
模拟放大电路参数不 同，放大倍数不一样
输入模拟信号
模拟放大电路
放大后输出的波形
模拟信号的特点
模拟信号
不易于传输
以波形的形式传输，容 易受其他信号的干扰而 失真变形，且在传输过
2.6 模拟信号和数字信号
目录
模拟信号 数字信号
数字信号的电学描述
.
模拟信号
概
念
在自然界中,我们可以感知的,在时间和幅值上都是连续的物理量称为
模拟信号;
流星的速度 阳光的温度 朋友的声音
模拟信号
概
念
在自然界中,我们可以感知的,在时间和幅值上都是连续的物理量称为
模拟信号;
在电学中，用传感器将这样的物理量转变成为电信号,这种连续变化的
5V电压系统
1 高电平
负逻辑
0 低电平
5.5V 3.5V
1.5V -0.5VFra bibliotek3.3V电压系统 3.6V 2.3V
1V -0.3V
.
数字信号的电学描述
以5V的系统为例，在数字电路中，用示波器测量出的波形，高低电平的电 压值不同，但在允许的高/低电平范围内，就有确定的二值信号。
号示 波 器 信
电压(V)
干扰 易于存储
数字信号可以存放到 Flsah和ROM的器件中，
比如U盘易，于SD运卡算等
只有0和1两种代码
01000000 00110000 00100000 00010000
00100101
在现例代如电某子个技时术刻中的，温用度模是/数3转7℃换器实 现模拟信号和数字信号的准换。
Air Flow 温度传感器
模拟电信号
模拟信号电路
处理模拟信号的电路称为模拟电路。下面以一个模拟放大电路为例。
模拟放大电路参数不 同，放大倍数不一样
输入模拟信号
模拟放大电路
放大后输出的波形
模拟信号的特点
模拟信号
不易于传输
以波形的形式传输，容 易受其他信号的干扰而 失真变形，且在传输过
2.6 模拟信号和数字信号
目录
模拟信号 数字信号
数字信号的电学描述
.
模拟信号
概
念
在自然界中,我们可以感知的,在时间和幅值上都是连续的物理量称为
模拟信号;
流星的速度 阳光的温度 朋友的声音
模拟信号
概
念
在自然界中,我们可以感知的,在时间和幅值上都是连续的物理量称为
模拟信号;
在电学中，用传感器将这样的物理量转变成为电信号,这种连续变化的
5V电压系统
1 高电平
负逻辑
0 低电平
5.5V 3.5V
1.5V -0.5VFra bibliotek3.3V电压系统 3.6V 2.3V
1V -0.3V
.
数字信号的电学描述
以5V的系统为例，在数字电路中，用示波器测量出的波形，高低电平的电 压值不同，但在允许的高/低电平范围内，就有确定的二值信号。
号示 波 器 信
电压(V)
干扰 易于存储
数字信号可以存放到 Flsah和ROM的器件中，
比如U盘易，于SD运卡算等
只有0和1两种代码
01000000 00110000 00100000 00010000
00100101
在现例代如电某子个技时术刻中的，温用度模是/数3转7℃换器实 现模拟信号和数字信号的准换。
一、模拟信号与数字信号课件(24张PPT)
模数转换器（A/D）
采样
量化
编码
u
4.8
5
3.9
4
3.5
3
2.1
2
1.6 1.3
1
t
u 0101
u
5
5 0100 4
4
0100 4
01010100001000100100
3
0010 0010 0010
2
22
2
1
t
t
摩斯电码的两种信号：
短促的点信号“・0” 保持一定时间的长信号 1
“—”
能够将数字信号转换成模拟信号的电路称为数模转换器（D/A）。
模拟信
速度
u
时间
时间
模拟信号
连续变化的量可以用连续变化的曲线或直线描述。
1. 模拟信 号
u声音Biblioteka 形t模拟信号模拟信号：泛指数值可以连续变化的信号。
2. 数字信 号
图书馆借出图书数量
25 23 15 18 20
周一 周二 周三 周四 周五
非连续变化的量可以用柱状图或数字表 示。
2. 数字信 号
u
模拟信号 （1）细节丰富 （2）抗干扰能力差
数字信号 （1）易于识别，抗干扰能力强 （2）便于保存 （3）处理精度高
三、初识模拟信号和数字信号相互转换过程
自然界中的物理量经传感器转换成 的电信号大多数为模拟信号，所以送入计算 机或其他电子控制系统处理之前，必须先转 换成数字信号。
能够将模拟信号转换成数字信号的 电路称为模数转换器（A/D）。
信号的“有无” 命题的“真假”
一、 识别模拟信号和数字信号
u
连续变化 ——模拟信号
《AD及DA转换》课件
AD转换器可采用不同的工作模式，包括单次采样模式、连续采样模式和返馈 式模式。工作模式的选择取决于应用的工作模式可供选择，包括并行输出模式、连续波模式和直流偏置模式。每种模式都有不同的 实现方法和性能特点。
《AD及DA转换》PPT课件
本PPT课件将深入介绍AD及DA转换的原理、分类、工作模式，以及采样率、 量化精度等关键概念。我们还会探讨信号处理技术、硬件实现和电路设计等 重要话题。
什么是AD和DA转换
AD（模数）转换将模拟信号转换为数字信号，DA（数模）转换将数字信号转换为模拟信号。这两种转换器 在许多电子系统中起着关键作用。
AD转换器可根据工作原理和特性进行分类，如逐次逼近型、积分型、双斜率 型和ΔΣ型等。每种类型都有其适用的应用场景和性能特点。
DA转换器的分类
DA转换器可以按照数字信号转换为模拟信号的方法进行分类，如加权电阻型、 串行型、并行型和PDM型等。不同类型的转换器适用于不同的应用需求。
AD转换器的工作模式
AD转换的原理和作用
AD转换器使用采样和量化技术将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。它 在信号处理、通信系统和传感器中都有广泛应用。
DA转换的原理和作用
DA转换器将数字信号转换为模拟信号，使其能够在模拟电路中进行进一步处 理和传输。它在音频、视频和通信等领域中扮演着核心角色。
AD转换器的分类
《AD及DA转换》PPT课件
本PPT课件将深入介绍AD及DA转换的原理、分类、工作模式，以及采样率、 量化精度等关键概念。我们还会探讨信号处理技术、硬件实现和电路设计等 重要话题。
什么是AD和DA转换
AD（模数）转换将模拟信号转换为数字信号，DA（数模）转换将数字信号转换为模拟信号。这两种转换器 在许多电子系统中起着关键作用。
AD转换器可根据工作原理和特性进行分类，如逐次逼近型、积分型、双斜率 型和ΔΣ型等。每种类型都有其适用的应用场景和性能特点。
DA转换器的分类
DA转换器可以按照数字信号转换为模拟信号的方法进行分类，如加权电阻型、 串行型、并行型和PDM型等。不同类型的转换器适用于不同的应用需求。
AD转换器的工作模式
AD转换的原理和作用
AD转换器使用采样和量化技术将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。它 在信号处理、通信系统和传感器中都有广泛应用。
DA转换的原理和作用
DA转换器将数字信号转换为模拟信号，使其能够在模拟电路中进行进一步处 理和传输。它在音频、视频和通信等领域中扮演着核心角色。
AD转换器的分类
《通信原理》第04章模拟信号的数字化精品PPT课件
ห้องสมุดไป่ตู้
t
…
t
…
t
S(f)
( f ) Sk ( f ) Sˆ( f )
f
…
f
…
f
t
f
7
4.2.1 低通模拟信号的抽样
频谱混叠
S(f)
spectrum aliasing
f ( f )
f
Sk ( f )
…
…
f
8
4.2.1 低通模拟信号的抽样
ideal lowpass filter
抽样信号恢复低通滤波器
s(t)
s(t)
t
t
δT (t)
c (t)
t
t
sk(t)
sk(t)
t
t
3
4.2.1 低通模拟信号的抽样
band-limited signal
低通抽样定理 一个带宽有限信号 s (t) 的最高频率为 fH ，若
抽样频率 fs ≥ 2 fH ，则可以由抽样信号序列 sk (t) 无 失真地恢复原始信号 s (t) 。 说明
抽样频率与信号频率的关系曲线
fs 4B
3B
2B
B
O
B 2B 3B 4B 5B 6B
fL
15
4.2.2 带通模拟信号的抽样
带通抽样的频谱
fH = 4 kHz fL = 3 kHz B = 1 kHz
fs = 2 kHz
S(f)
−4B
0
4B
Sk( f )
bandpass sampling
f
−4fs −3fs −2fs −fs O fs 2fs 3fs 4fs
领域也有广泛应用
pulse amplitude modulation (PAM)
t
…
t
…
t
S(f)
( f ) Sk ( f ) Sˆ( f )
f
…
f
…
f
t
f
7
4.2.1 低通模拟信号的抽样
频谱混叠
S(f)
spectrum aliasing
f ( f )
f
Sk ( f )
…
…
f
8
4.2.1 低通模拟信号的抽样
ideal lowpass filter
抽样信号恢复低通滤波器
s(t)
s(t)
t
t
δT (t)
c (t)
t
t
sk(t)
sk(t)
t
t
3
4.2.1 低通模拟信号的抽样
band-limited signal
低通抽样定理 一个带宽有限信号 s (t) 的最高频率为 fH ，若
抽样频率 fs ≥ 2 fH ，则可以由抽样信号序列 sk (t) 无 失真地恢复原始信号 s (t) 。 说明
抽样频率与信号频率的关系曲线
fs 4B
3B
2B
B
O
B 2B 3B 4B 5B 6B
fL
15
4.2.2 带通模拟信号的抽样
带通抽样的频谱
fH = 4 kHz fL = 3 kHz B = 1 kHz
fs = 2 kHz
S(f)
−4B
0
4B
Sk( f )
bandpass sampling
f
−4fs −3fs −2fs −fs O fs 2fs 3fs 4fs
领域也有广泛应用
pulse amplitude modulation (PAM)
模拟信号与数字信号的相互转换
编码
编码
将量化后的离散幅度信号转换为 二进制代码的过程。
编码方式
常见的编码方式有二进制编码、 格雷码等。
编码效率
编码效率是指编码过程中所使用 的二进制位数与量化级数的比值， 编码效率越高，传输和存储所需 的带宽和容量越小。
03
数字信号到模拟信号的转换
解码
解码
将数字信号转换为模拟信号的第一步是将数字信号解码为可识别的二进制数据。 解码过程通常涉及将数字信号转换为二进制代码，然后根据特定的编码方案将 这些二进制代码解码为模拟信号。
抗混叠滤波器设计
01
抗混叠滤波器的作用
在模拟信号转换为数字信号的过程中，抗混叠滤波器用于限制模拟信号
的带宽，防止高于采样频率的信号混入，从而避免混叠效应的产生。
02
抗混叠滤波器的设计方法
可以采用低通滤波器、带阻滤波器等不同类型的设计方法，根据实际需
求选择合适的设计方案。
03
抗混叠滤波器的性能指标
需要考虑滤波器的阶数、截止频率、通带和阻带的波动等性能指标，以
图像处理
模拟图像转数字图像
通过扫描仪或摄像头将纸质文档、照片等模拟图像转换为数字图 像。
数字图像转模拟图像
在显示时，数字图像通过显示器还原为模拟图像，呈现给用户。
分辨率与显示效果
数字图像的分辨率越高，显示效果越清晰，但所需的存储空间和 传输带宽也越大。
通信系统
模拟通信与数字通信
模拟通信传输的是连续的信号，而数 字通信传输的是离散的信号。
采样定理
采样定理指出，为了不失 真地恢复原始模拟信号， 采样频率必须至少为模拟 信号最高频率的两倍。
量化
量化
将连续幅度的离散时间信 号转换为具有有限数量的 离பைடு நூலகம்幅度的过程。
通信原理课件：模拟信号的数字传输
数字信号传输过程中的误差
讨论数字信号传输过程中的量化误差、信道误差和解调误差，并探索如何降 低这些误差。
数字信号传输过程的相关参数
介绍采样率、量化位数和信噪比等与数字信号传输相关的重要参数，并解释它们的意义和影响。
数字信号传输的应用
探索数字音频的传输、视信号的数字传输以及数字通信系统在各个领域的应 用。
结论与总结
总结数字传输技术的优势与不足，并展望未来数字传输技术的发展趋势。
通信原理课件：模拟信号 的数字传输
模拟信号的数字传输是通信原理中的重要概念。通过将模拟信号转换为数字 信号，我们可以实现更高的传输效率和更低的传输误差。
模拟信号的数字传输概述
模拟信号与数字信号的差异以及模拟信号的数字传输的必要性。探讨模拟信 号的数字PCM）、Δ-调制（Delta）和组合型编码（DPCM）等常用的模拟信号数字化方法。
数模和模数转换PPT课件
第29页/共64页
2、量化和编码 由于输入电压的幅值是连续变化的，它的幅值不一定是其量化单位的整倍
数，所以量化过程会引入误差，这种误差叫量化误差。
量化后的信号只是一个幅值离散的信号，为了对量化后的信号进行处理， 还应该把量化的结果用二进制代码或其它形式表示出来，这个过程就叫做编码。
量化的方法一般有两种：只舍不入法和有舍有入法。
把模拟量转化为数字量的过程称为模-数转换，把相应的转换器件称为模-数转 换器（Analog-Digital Converter，简称A/D转换器或ADC ）。
把数字量转化为模拟量的过程称为数-模转换， 把相应的转换器件称为数-模转 换器（Digital-Analog Converter，简称D/A转换器或DAC ）
克，秤量步骤：
顺序 1 2 3 4
砝码重 8g 8g+4 g 8g+4g+2g 8g+4g+1g
比较判断 8g < 13g
保留
12g < 13g
保留
14g > 13g 撤去
13g ＝13g
保留
第38页/共64页
逐次渐近型A/D转换器的基本工作原理是： a. 控制电路首先把寄存器的最高位置1， 其它各位置0。
第25页/共64页
(2) 转换误差 偏移误差：数字输入代码全为0时， D/A转换器的输出电压与理想输出电 压0V之差。
增益误差： 为数字输入代码由全0变 全1时，输出电压变化量与理想输出 电压变化量之差。
第26页/共64页
非线性误差：为D/A转换器实际输出电 压值与理想输出电压值之间偏差的最大 值。
第30页/共64页
0~0.7V的模拟信号转化为3位二进制数码的量化过程
2、量化和编码 由于输入电压的幅值是连续变化的，它的幅值不一定是其量化单位的整倍
数，所以量化过程会引入误差，这种误差叫量化误差。
量化后的信号只是一个幅值离散的信号，为了对量化后的信号进行处理， 还应该把量化的结果用二进制代码或其它形式表示出来，这个过程就叫做编码。
量化的方法一般有两种：只舍不入法和有舍有入法。
把模拟量转化为数字量的过程称为模-数转换，把相应的转换器件称为模-数转 换器（Analog-Digital Converter，简称A/D转换器或ADC ）。
把数字量转化为模拟量的过程称为数-模转换， 把相应的转换器件称为数-模转 换器（Digital-Analog Converter，简称D/A转换器或DAC ）
克，秤量步骤：
顺序 1 2 3 4
砝码重 8g 8g+4 g 8g+4g+2g 8g+4g+1g
比较判断 8g < 13g
保留
12g < 13g
保留
14g > 13g 撤去
13g ＝13g
保留
第38页/共64页
逐次渐近型A/D转换器的基本工作原理是： a. 控制电路首先把寄存器的最高位置1， 其它各位置0。
第25页/共64页
(2) 转换误差 偏移误差：数字输入代码全为0时， D/A转换器的输出电压与理想输出电 压0V之差。
增益误差： 为数字输入代码由全0变 全1时，输出电压变化量与理想输出 电压变化量之差。
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非线性误差：为D/A转换器实际输出电 压值与理想输出电压值之间偏差的最大 值。
第30页/共64页
0~0.7V的模拟信号转化为3位二进制数码的量化过程
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模拟信号-数字信号转换原理
模拟数字信号转换原理
1
基本概念 模拟/数字转换 数字/模拟转换 在产品中的应用
模拟数字信号转换原理
2
基本概念
模拟信号
时间连续，取值连续 信号的原始形态： 温度 压力 重量 声音 图像 传输过程中，抗干扰差，有噪声积累，保密性差 处理电路不易于集成，体积大，功耗大
为滤除高频干扰，模拟信号要先做低通滤波 STM32F10x芯片内部的ADC参考电压是3.3V，因此模拟
信号进入ADC之前要进行分压
模拟数字信号转换原理
19
在产品中的应用
模拟/数字转换的应用
模拟传感器（吊重、高度、幅度、风速 ）输出的是0-5V模 拟信号，要转换为数字信号
使用STM32F10x芯片集成的ADC，分辨率12位，逐次逼 近型
转换时间：完成一次转换需要的时间 输出值：D = A/Vref * (2n-1)
A ：模拟输入 Vref ：参考电压 n ：ADC位数
模拟数字信号转换原理
10
ADC分类
模拟/数字转换
并行比较型 逐次逼近型 Σ-Δ型（积分型）
模拟数字信号转换原理
11
模拟/数字转换
并行比较型ADC
直接转换型，速度快 N位转换需要2n-1个比较
模拟数字信号转换原理
3
数字信号
基本概念
时间离散，取值离散 信号处理的中间形式 传输过程中，抗干扰好，无噪声积累 便于存储、处理和交换，保密性好 处理电路易于集成，设备体积小
模拟数字信号转换原理
4
基本概念
信号转换
ADC：模拟信号转换为数字信号的电路 DAC： 数字信号转换为模拟信号的电路
器，电路规模大，成本高 用于高速信号转换场合 （例如视频信号）
模拟数字信号转换原理
12
模拟/数字转换
逐次逼近型ADC
逐位比较，转换速度 慢（N位需要N个时钟 周期）
电路规模小，成本低 最常用的ADC
模拟数字信号转换原理
13
Σ-Δ型ADC
模拟/数字转换
间接型转换，过采样+噪声成形+数值滤波和抽取 分辨率高，通常为16位-24位，高精度型ADC 适合极低频率的信号（直流信号）的转换 成本高，通常用于高精度信号转换
模拟数字信号转换原理
21
在产品中的应用
数字/模拟转换的应用
PWM波：周期性方波，占空比可变
模拟数字信号转换原理
22
模拟数字信号转换原理
16
数字/模拟转换
DAC原理（倒T型电阻网络型）
模拟数字信号转换原理
17
基本概念 模拟/数字转换 数字/模拟转换 在产品中的应用
模拟数字信号转换原理
18
在产品中的应用
模拟/数字转换的应用
模拟传感器（吊重、高度、幅度、风速 ）输出的是0-5V模 拟信号，要转换为数字信号
使用STM32F10x芯片集成的ADC，分辨率12位，逐次逼 近型
量化误差：由于舍入产生 编码：把量化的数值用二进制代码表示 量化单位越小，量化误差就越小，但最终编码结果的位数
也会越多
模拟数字信号转换原理
9
ADC指标
模拟/数字转换
分辨率：引起输出变动1个 LSB时，输入模拟信号的变化 量，通常用位数表示。
转换误差：实际输出和理想值的相对误差，通常用LSB的 倍数表示
为滤除高频干扰，模拟信号要先做低通滤波 STM32F10x芯片内部的ADC参考电压是3.3V，因此模拟
信号进入ADC之前要进行分压
模拟数字信号转换原理
20
在产品中的应用
数字/模拟转换的应用
PM530S屏亮度调整电路使用了简化版的DAC 简化DAC：PWM加RC低通滤波，适合精度要求不高的场合
模拟数字信号转换原理
5
基本概念 模拟/数字转换 数字/模拟转换 在产品中的应用
模拟数字信号转换原理
6
转换过程
模拟/数字转换
四个步骤：采样、保持、量化、编码
模拟波形
模拟/数字转换
电路原理
模拟数字信号转换原理
8
模拟/数字转换
量化和编码
量化：将离散信号的幅度变化为某个最小单位的整数倍， 这个最小单位称为量化单位
模拟数字信号转换原理
14
基本概念 模拟/数字转换 数字/模拟转换 在产品中的应用
模拟数字信号转换原理
15
DAC指标
数字/模拟转换
分辨率：通常用位数表示 转换误差：实际输出值和理论值的最大偏差 转换时间：从输入数字量到输出模拟量的时间 输出值：A = D/(2n-1) * Vref
D ：数字输入 Vref ：参考电压 n ： DAC位数
模拟数字信号转换原理
1
基本概念 模拟/数字转换 数字/模拟转换 在产品中的应用
模拟数字信号转换原理
2
基本概念
模拟信号
时间连续，取值连续 信号的原始形态： 温度 压力 重量 声音 图像 传输过程中，抗干扰差，有噪声积累，保密性差 处理电路不易于集成，体积大，功耗大
为滤除高频干扰，模拟信号要先做低通滤波 STM32F10x芯片内部的ADC参考电压是3.3V，因此模拟
信号进入ADC之前要进行分压
模拟数字信号转换原理
19
在产品中的应用
模拟/数字转换的应用
模拟传感器（吊重、高度、幅度、风速 ）输出的是0-5V模 拟信号，要转换为数字信号
使用STM32F10x芯片集成的ADC，分辨率12位，逐次逼 近型
转换时间：完成一次转换需要的时间 输出值：D = A/Vref * (2n-1)
A ：模拟输入 Vref ：参考电压 n ：ADC位数
模拟数字信号转换原理
10
ADC分类
模拟/数字转换
并行比较型 逐次逼近型 Σ-Δ型（积分型）
模拟数字信号转换原理
11
模拟/数字转换
并行比较型ADC
直接转换型，速度快 N位转换需要2n-1个比较
模拟数字信号转换原理
3
数字信号
基本概念
时间离散，取值离散 信号处理的中间形式 传输过程中，抗干扰好，无噪声积累 便于存储、处理和交换，保密性好 处理电路易于集成，设备体积小
模拟数字信号转换原理
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基本概念
信号转换
ADC：模拟信号转换为数字信号的电路 DAC： 数字信号转换为模拟信号的电路
器，电路规模大，成本高 用于高速信号转换场合 （例如视频信号）
模拟数字信号转换原理
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模拟/数字转换
逐次逼近型ADC
逐位比较，转换速度 慢（N位需要N个时钟 周期）
电路规模小，成本低 最常用的ADC
模拟数字信号转换原理
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Σ-Δ型ADC
模拟/数字转换
间接型转换，过采样+噪声成形+数值滤波和抽取 分辨率高，通常为16位-24位，高精度型ADC 适合极低频率的信号（直流信号）的转换 成本高，通常用于高精度信号转换
模拟数字信号转换原理
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在产品中的应用
数字/模拟转换的应用
PWM波：周期性方波，占空比可变
模拟数字信号转换原理
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模拟数字信号转换原理
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数字/模拟转换
DAC原理（倒T型电阻网络型）
模拟数字信号转换原理
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基本概念 模拟/数字转换 数字/模拟转换 在产品中的应用
模拟数字信号转换原理
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在产品中的应用
模拟/数字转换的应用
模拟传感器（吊重、高度、幅度、风速 ）输出的是0-5V模 拟信号，要转换为数字信号
使用STM32F10x芯片集成的ADC，分辨率12位，逐次逼 近型
量化误差：由于舍入产生 编码：把量化的数值用二进制代码表示 量化单位越小，量化误差就越小，但最终编码结果的位数
也会越多
模拟数字信号转换原理
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ADC指标
模拟/数字转换
分辨率：引起输出变动1个 LSB时，输入模拟信号的变化 量，通常用位数表示。
转换误差：实际输出和理想值的相对误差，通常用LSB的 倍数表示
为滤除高频干扰，模拟信号要先做低通滤波 STM32F10x芯片内部的ADC参考电压是3.3V，因此模拟
信号进入ADC之前要进行分压
模拟数字信号转换原理
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在产品中的应用
数字/模拟转换的应用
PM530S屏亮度调整电路使用了简化版的DAC 简化DAC：PWM加RC低通滤波，适合精度要求不高的场合
模拟数字信号转换原理
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基本概念 模拟/数字转换 数字/模拟转换 在产品中的应用
模拟数字信号转换原理
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转换过程
模拟/数字转换
四个步骤：采样、保持、量化、编码
模拟波形
模拟/数字转换
电路原理
模拟数字信号转换原理
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模拟/数字转换
量化和编码
量化：将离散信号的幅度变化为某个最小单位的整数倍， 这个最小单位称为量化单位
模拟数字信号转换原理
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基本概念 模拟/数字转换 数字/模拟转换 在产品中的应用
模拟数字信号转换原理
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DAC指标
数字/模拟转换
分辨率：通常用位数表示 转换误差：实际输出值和理论值的最大偏差 转换时间：从输入数字量到输出模拟量的时间 输出值：A = D/(2n-1) * Vref
D ：数字输入 Vref ：参考电压 n ： DAC位数