数模转换器的基本要求
数模转换器的基本要求
数模转换器的基本要求
数模转换有两种转换方式：并行数模转换和串行数模转换。
并行数模转换器，数码操作开关和电阻网络是基本部件。
装置通过一个模拟量参考电压和一个电阻梯形网络产生以参考量为基准的分数值的权电流或权电压；而用由数码输入量控制的一组开关决定哪一些电流或电
压相加起来形成输出量。
所谓“权”，就是二进制数的每一位所代表的值。
例如三位二进制数“111“，右边第1位的“权”是 2 /2 =1/8；第2位是2 /2 =1/4；第3位是2 /2 =1/2。
位数多的依次类推。
这种三位数模转换器的基本电路，参考电压VREF 在R1 、R2 、R3 中产生二进制权电流,电流通过开关。
当该位的值是“0”时，与地接通；当该位的值是“1”时，与输出相加母线接通。
几路电流之和经过反馈电阻Rf 产生输出电压。
电压极性与参考量相反。
输入端的数字量每变化1，仅引起输出相对量变化1/2 =1/8，此值称为数模转换器的分辨率。
位数越多分辨率就越高，转换的精度也越高。
工业自动控制系统采用的数模转换器大多是10位、12位，转换精度达0.5～0.1％。
串行数模转换是将数字量转换成脉冲序列的数目，一个脉冲相当于数字量的一个单位，然后将每个脉冲变为单位模拟量，并将所有的单位模拟量相加，就得到与数字量成正比的模拟量输出，从而实现数字量与模拟量的转换。
AD7520中文资料
数模(D/A)转换器基础知识在电子技术中，模拟量和数字量的相互转换非常重要。
例如，用电子计算机对生产过程进行控制时，必须先将模拟量转换成数字量，才能送到计算机中去进行运算和处理；然后又要将处理得出的数字量转换为模拟量，才能对被控制的模拟量进行控制。
另外，在数字仪表中，也必须将被测的模拟量转换为数字量才能实现数字显示。
能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称A/D转换器或ADC；能将数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器，简称D/A转换器或DAC。
因此，模数转换器和数模转换器是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口。
实际上，在数据传输系统、自动测试设备、医疗信息处理、电视信号的数字化、图像信号的处理和识别、数字通信和语音信息处理等方面都离不开模数转换器和数模转换器。
数模转换器是将一组输入的二进制数转换成相应数量的模拟电压或电流输出的电路。
因为数字量是用二进制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。
所以，为了将数字量转换成模拟量，必须将每一位的代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。
这就是组成数模转换器的基本指导思想。
数模转换器根据工作原理基本上可以分为二进制权电阻网络数模转换器和T形电阻网络数模转换器(包括倒T形电阻网络数模转换器)两大类。
权电阻网络数模转换器的优点是电路结构简单，可适用于各种有权码。
缺点是电阻阻值范围太宽，品种较多。
要在很宽的阻值范围内保证每个电阻都有很高的精度是极其困难的。
因此，在集成数模转换器中很少采用权电阻网络。
一、倒T形电阻网络数模转换器图11-1所示的是一个四位二进制数倒T形电阻网络数模转换器的原理图。
由图11-1可以看出，这种数模转换器是由倒T形电阻转换网络、模拟电子开关及运算放大器组成。
倒T形电阻网络也是由R和2R两种阻值的电阻构成的。
数模转换器设计与应用技术
数模转换器设计与应用技术数模转换器是现代电子技术领域中一项重要的技术，它可以将数字信号转换为模拟信号，实现数字与模拟之间的互相转换。
在多种应用中，数模转换器都发挥着不可或缺的作用。
本文将介绍数模转换器的设计原理和应用技术。
一、数模转换器的设计原理1.1 数模转换器的基本概念数模转换器是一种电路，它可以将数字信号转换为模拟信号。
数字信号的特点是离散的，而模拟信号是连续的。
通过数模转换器，我们可以将数字信息转换为连续的电压信号，以供后续的处理和分析。
1.2 数模转换器的基本结构数模转换器通常由模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）两部分组成。
其中，ADC将模拟信号转换为数字信号，而DAC则将数字信号转换为模拟信号。
1.3 数模转换器的工作原理数模转换器的工作原理基于采样和量化的概念。
首先，采样器会周期性地对模拟信号进行采样，将连续的信号转换为离散的采样值。
接下来，量化器会对采样值进行量化处理，将其转换为离散的数字值。
最后，DAC会将数字值转换为相应的模拟信号输出。
二、数模转换器的应用技术2.1 音频领域中的应用数模转换器在音频领域中有广泛的应用。
例如，在音频播放器中，DAC起到将数字音频信号转换为模拟音频信号的作用，以供耳机或扬声器播放。
另外，ADC也常用于音频采集领域，将模拟音频信号转换为数字音频信号进行存储和处理。
2.2 通信领域中的应用在通信领域中，数模转换器也扮演着重要的角色。
例如，在数码电视和无线通信系统中，ADC会将模拟视频信号或模拟音频信号转换为数字信号进行传输和处理。
而DAC则在数字调制解调器中将数字信号转换为模拟信号，以供解调和输出。
2.3 测量与控制领域中的应用在测量和控制领域中，数模转换器也应用广泛。
例如，在温度传感器中，ADC会将模拟温度信号转换为数字信号进行测量和控制。
而在机器人控制系统中，DAC会将数字信号转换为模拟控制信号，以控制机器人的运动和动作。
2.4 图像与视频领域中的应用在图像与视频处理领域，数模转换器也发挥着重要的作用。
模数与数模转换器的主要技术指标10.4模数转换接口技术
10.4
10.4.1
模/数转换接口技术
常用模/数转换芯片
ADC（Analog-Digital Converter）的功能是 将输入模拟电压量转换为与其成比例的数字量， 它是智能化测量与控制系统中的一种重要组成器 件。按其工作原理，可分为比较式ADC、积分式
ADC以及电荷平衡（电压-频率转换）式ADC等。
一传感器transducer由于传感器组成材料发生改变引起输出电流或电压的变化十分微弱容易受外界干扰因此在市场上能买到的各种变送器已将传感器与放大电路制作在一起输出统一标准的010ma或420ma电流或05v电压以便传输或直接送ad转换器进行ad转换其中420ma标准电流输出的传感器较为普遍常说的流量变送器压力变送器等一般输出420ma标准电流内部处于恒流输出结构显然电流型传感器比电压型传感器抗干扰能力强易于远距离传输因此电流型传感器被广泛用于生产过程的检测系统中
（6）12/8*：用于控制输出字长的选择输入端。当其 为高电平时，允许A/D转换并行输出12位二进制数；当其 为低电平时，A/D转换输出为8位二进制数。 （ 7 ） R/C*：数据读出 / 启动 A/D 转换。当该输入脚为 高电平时，允许读A/D转换器输出的转换结果；当该输入 脚为低电平时，启动A/D转换。 （8）A0：字节地址控制输入端。当启动A/D转换时， 若A0=1，仅作8位A/D转换；若A0=0，则作12位A/D转换。 当作12位A/D转换并按8位输出时，在读入A/D转换值时， 若A0=0，可读高8位A/D转换值，若A0=1，则读入低4位 A/D转换值。
二、精度（precision）
精度是指转换的结果相对于实际的偏差，精度 有两种表示方法： （1）绝对精度：用最低位（LSB）的倍数来表示，如 ±（1/2）LSB或±1LSB等。 （2）相对精度：用绝对精度除以满量程值的百分数 来表示，例如±0.05%等。 注意：分辨率与精度是两个不同的概念。
如何正确使用数字与模拟转换器(DAC)
如何正确使用数字与模拟转换器（DAC）数字与模拟转换器（DAC）是一种将数字信号转换为模拟信号的设备，广泛应用于通信、音频、视频等领域。
正确使用DAC可以确保信号质量和性能的稳定。
本文将介绍如何正确使用数字与模拟转换器（DAC），包括选型、连接和调试等方面。
一、选型在选择DAC时，需要考虑以下几个关键因素：1. 分辨率：DAC的分辨率决定了其精度和信号重建能力。
一般而言，分辨率越高，转换的模拟信号越精确。
根据应用需求，选择合适的分辨率。
2. 速度：DAC的速度决定了其输出信号的更新速率。
对于需要高速信号转换的应用，需要选择速度较快的DAC。
同时注意速度与精度的平衡。
3. 输出电压范围：DAC的输出电压范围需满足应用需求。
根据具体应用要求选择合适的输出电压范围。
4. 其他特性：还需考虑DAC的功耗、抗干扰能力以及接口等特性，确保与系统的兼容性。
二、连接正确的连接是保证DAC正常工作的前提条件。
以下为正确连接DAC的步骤：1. 将DAC与主控设备相连：根据DAC与主控设备的通信接口（如SPI、I2C等），正确连接DAC的通信引脚。
2. 连接模拟输出：将DAC的模拟输出引脚与目标设备的输入端相连。
确保连接稳定可靠，避免信号损耗和干扰。
3. 供电连接：按照DAC的供电需求，将其电源引脚与电源正负极相连。
注意供电稳定性，避免电源噪声对DAC的影响。
三、调试与优化在使用DAC之前，需要对其进行调试和优化，以确保信号的准确性和稳定性。
1. 配置DAC参数：根据具体需求，配置DAC的工作模式、采样率等参数。
检查参数设置是否正确，确保与应用要求相符。
2. 校准DAC：通过校准过程，对DAC的偏差进行修正，提高其准确性。
校准时需遵循厂家提供的具体方法和建议。
3. 设计滤波器：为了去除DAC输出中的噪声和杂散信号，可以设计合适的滤波器。
根据应用需求选择低通滤波器或其他类型的滤波器。
4. 进行测试与验证：在连接完成后，通过特定的测试方法验证DAC的性能和输出信号质量。
第8章数模转换器与模数转换器
R ∞
O1 O2
－
＋
uo
I /1 6
2R 2R
I /8
2R
I/4
2R
I/2
2R
I= V REF / R
R
A B
R
C
R
D
I/8
I/4
I/2
I
－VREF
1. 倒T形电阻网络DAC
（1）电阻译码网络
电阻译码网络由R及2R两种电阻接成倒T形构成。由于网络两个输出端O1，O2都处 于零电位（O1点为虚地），所以从A、B、C任一节点向左看等效电阻都是2R， 如图（b）所示，因此，基准源电流I为
数据总线 d0～d7 (CS1)① (CS2)② 数据1锁存到①输入锁存器 (WR1)① 数据1输入①输入锁存器 (WR1)② 数据2输入②输入锁存器 WR2(XFER) ILE＝1 D/A寄存器锁存 数据2锁存到②输入锁存器
刷新模拟输出
8.1 DAC
8.1.3 1.
DAC的主要参数
第8章 数模转换器与模数转换器
ADC与DAC在工业控制系统中的作用举例。
非电模拟量
传感器
模拟信号
ADC
数字信号
数字系统
数字信号
DAC
模拟信号
执行机构
8.1 DAC
8.1.1 D/A转换基本原理
数字量是用代码按数位组合起来表示的，每一位代码都有一定的 权值。例如，二进制数1010，第四位代码权是23，代码“1”表 示数值为“8”；第三位代码权是22 ，代码“0”表示这一位没有 数；第二位代码权是21 ，代码“1”表示数值为“2”；第一位代 码权是20，代码“0”表示这一位没有数，这样1010所代表的十 进制数是8×1＋4×0＋2×1＋1×0＝10。可见，数模转换只 要将数字量的每一位代码，按其权数值转换成相应的模拟量， 然后将各位模拟量相加，即得与数字量成正比的模拟量。
dac驱动电路设计
dac驱动电路设计一、引言DAC，即数模转换器，是数字电路与模拟电路之间的桥梁。
它将数字信号转换为模拟信号，广泛应用于音频、视频、通信、控制等领域。
而DAC驱动电路则是DAC正常工作的关键，它负责为DAC提供稳定的电源、时钟、数据和控制信号，确保DAC能够准确、快速地完成数模转换。
本文将详细阐述DAC驱动电路的设计要点、电路组成、工作原理以及实际应用中的注意事项。
二、DAC驱动电路设计要点1．电源设计：DAC驱动电路需要为DAC提供稳定的电源电压。
设计时需考虑电源噪声、纹波、电压稳定性等因素，以确保DAC工作稳定。
通常采用滤波电容、稳压电路等措施来优化电源性能。
2．时钟电路设计：DAC需要外部提供时钟信号，以控制数据转换的速率。
时钟电路的设计需考虑时钟频率、稳定性、抖动等因素。
一般采用晶体振荡器、PLL等器件生成高质量的时钟信号。
3．数据接口设计：DAC驱动电路需要将数字信号传输给DAC进行数据转换。
数据接口的设计需考虑数据传输速率、稳定性、抗干扰能力等因素。
通常采用差分信号、LVDS等高速接口技术。
4．控制信号设计：DAC驱动电路还需要为DAC提供控制信号，如片选信号、转换开始信号等。
控制信号的设计需考虑信号电平、时序等因素，以确保DAC能够正确响应控制指令。
三、DAC驱动电路组成1．电源模块：为DAC提供稳定的电源电压，包括正电源和负电源（如有需要）。
电源模块通常采用滤波电容、稳压电路等器件。
2．时钟模块：生成并提供稳定的时钟信号给DAC。
时钟模块可采用晶体振荡器、PLL等器件。
3．数据接口模块：将数字信号传输给DAC。
数据接口模块可采用差分信号、LVDS等高速接口技术，以提高数据传输的稳定性和抗干扰能力。
4．控制信号模块：生成并提供控制信号给DAC，以控制其工作状态。
控制信号模块需根据DAC的具体型号和要求进行设计。
四、DAC驱动电路工作原理DAC驱动电路的工作原理主要基于数字电路和模拟电路的基本原理。
《数模转换器》课件
01
输出电压与输入数字信号成正比，常用于音频、图像等领域。
电流型数模转换器（DAC）
02
输出电流与输入数字信号成正比，常用于驱动电子设备。
时间型数模转换器（DAC）
03
输出脉冲宽度或周期与输入数字信号成正比，常用于控制脉冲
宽度或频率。
数模转换器的工作流程
编码阶段
将输入的数字信号转换为相应的编码 方式，如二进制、十进制等。
速度
速度
指数模转换器完成一次转换所需的时间，即数据更新或刷新 速率。速度越快，数据更新速率越高。
转换时间
数模转换器的转换时间通常是指从输入数字信号到输出模拟 信号稳定所需的时间。影响转换时间的因素包括内部电路的 延迟、输出电路的带宽等。提高转换速度的方法包括采用高 速电路设计和降低内部电路的延迟等。
线性数模转换器
将数字信号转换为模拟信号，其输出电压与输入数字信号 成正比。线性数模转换器的精度和线性度较高，但功耗较 大。
查找表数模转换器
通过预先计算输入数字与输出电压之间的映射关系，并将 结果存储在查找表中，实现快速数模转换。查找表数模转 换器的速度较快，但精度和线性度较低。
分段查找表数模转换器
结合线性数模转换器和查找表数模转换器的优点，分段查 找表数模转换器在提高速度的同时，也保证了精度和线性 度。
VS
详细描述
图像数模转换器主要用于将模拟的图像信 号转换为数字信号，以便于存储在数字媒 体上、传输至其他设备或进行进一步的处 理。在图像采集、编辑和显示等应用中， 图像数模转换器发挥着关键的作用。
通信数模转换器
总结词
在通信系统中实现模拟信号与数字信号之间 的转换。
详细描述
通信数模转换器在通信系统中扮演着重要的 角色，负责实现模拟信号与数字信号之间的 转换。在电话通信、无线通信和网络通信等 领域，数模转换器被广泛应用于信号的调制 解调、编解码以及传输过程中。
现代数控转换器的要求与解决方案
现代数控转换器的要求与解决方案随着工业自动化的快速发展，数控技术在机床行业中得到了广泛应用。
而数控系统中的关键部件之一，就是数控转换器。
数控转换器将数字信号转换为机床所需的模拟信号，从而控制机床的运动。
本文将从要求和解决方案两个方面，探讨现代数控转换器的发展。
一、现代数控转换器的要求现代数控转换器要求具备以下几个方面的功能和性能：1. 高精度转换能力：数控转换器需要能够实现高精度的数字信号到模拟信号的转换，以确保机床运动的精度和稳定性。
这对于需要进行微小尺寸或高精度加工的工件来说尤为重要。
2. 快速响应能力：数控转换器需要具备快速响应的能力，以实现实时的信号转换和控制。
这对于需要进行高速加工的工件来说尤为关键，能够提高加工效率和生产能力。
3. 多通道支持：现代机床通常需要多个轴向的控制，因此数控转换器需要支持多个通道，能够同时转换和控制多个轴向的信号。
4. 稳定可靠性：数控转换器需要具备稳定可靠的性能，能够长时间稳定工作而不会出现故障或性能下降。
这对于保证机床的正常运行和生产效率的提高至关重要。
二、现代数控转换器的解决方案为了满足现代数控转换器的要求，研发者们提出了以下解决方案：1. 高精度ADC芯片：采用高精度的模数转换芯片，可以实现数字信号到模拟信号的高精度转换，提高机床的运动精度和稳定性。
2. 快速DSP处理器：采用高性能的数字信号处理器（DSP），可以实现快速的信号处理和控制，提高数控转换器的响应速度和实时性。
3. 多通道设计：数控转换器的硬件设计需要考虑多通道的支持，采用多路复用器等技术，可以实现多个通道的同时转换和控制，大大提高了机床的控制能力。
4. 可靠性设计：数控转换器的硬件和软件设计需要充分考虑可靠性，采用冗余设计、故障检测和容错机制等技术，可以提高数控转换器的稳定性和可靠性。
5. 高速通信接口：数控转换器需要与数控系统进行通信，采用高速通信接口（如以太网、CAN总线等），可以实现快速、稳定的数据传输，提高数控转换器的性能和可靠性。
模数转换器
A/D转换器模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常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将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。
由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。
故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。
而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。
模数转换器最重要的参数是转换的精度，通常用输出的数字信号的位数的多少表示。
转换器能够准确输出的数字信号的位数越多，表示转换器能够分辨输入信号的能力越强，转换器的性能也就越好。
A/D转换一般要经过采样、保持、量化及编码4个过程。
在实际电路中，有些过程是合并进行的，如采样和保持，量化和编码在转换过程中是同时实现的。
一般来说，AD比DA贵，尤其是高速的AD，因为在某些特殊场合，如导弹的摄像头部分要求有高速的转换能力。
一般那样AD要上千美元。
还有通过AD的并联可以提高AD的转换效率，多个AD同时处理数据，能满足处理器的数字信号需求了。
模数转换过程包括量化和编码。
量化是将模拟信号量程分成许多离散量级，并确定输入信号所属的量级。
编码是对每一量级分配唯一的数字码，并确定与输入信号相对应的代码。
最普通的码制是二进制，它有2n个量级（n为位数）,可依次逐个编号。
模数转换的方法很多，从转换原理来分可分为直接法和间接法两大类。
直接法是直接将电压转换成数字量。
它用数模网络输出的一套基准电压，从高位起逐位与被测电压反复比较，直到二者达到或接近平衡（见图）。
控制逻辑能实现对分搜索的控制，其比较方法如同天平称重。
先使二进位制数的最高位Dn-1＝1，经数模转换后得到一个整个量程一半的模拟电压VS，与输入电压Vin 相比较，若V in>VS,则保留这一位；若V in<V in，则Dn-1＝0。
然后使下一位Dn-2＝1,与上一次的结果一起经数模转换后与V in相比较,重复这一过程，直到使D0＝1，再与V in相比较,由V in>VS还是V in<V来决定是否保留这一位。
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数模转换器的基本要求
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数模转换器的基本要求
数模转换有两种转换方式：并行数模转换和串行数模转换。
并行数模转换器，数码操作开关和电阻网络是基本部件。
装置通过一个模拟量参考电压和一个电阻梯形网络产生以参考量为基准的分数值的权电流或权电压；而用由数码输入量控制的一组开关决定哪一些电流或电
压相加起来形成输出量。
所谓“权”，就是二进制数的每一位所代表的值。
例如三位二进制数“111“，右边第1位的“权”是 2 /2 =1/8；第2位是2 /2 =1/4；第3位是2 /2 =1/2。
位数多的依次类推。
这种三位数模转换器的基本电路，参考电压VREF 在R1 、R2 、R3 中产生二进制权电流,电流通过开关。
当该位的值是“0”时，与地接通；当该位的值是“1”时，与输出相加母线接通。
几路电流之和经过反馈电阻Rf 产生输出电压。
电压极性与参考量相反。
输入端的数字量每变化1，仅引起输出相对量变化1/2 =1/8，此值称为数模转换器的分辨率。
位数越多分辨率就越高，转换的精度也越高。
工业自动控制系统采用的数模转换器大多是10位、12位，转换精度达0.5～0.1％。
串行数模转换是将数字量转换成脉冲序列的数目，一个脉冲相当于数字量的一个单位，然后将每个脉冲变为单位模拟量，并将所有的单位模拟量相加，就得到与数字量成正比的模拟量输出，从而实现数字量与模拟量的转换。