AD:模数转换,将模拟信号变成数字信号,便于数字设备处理。
DA:数模转换,将数字信号转换为模拟信号与外部世界接口。
具体可以看看下面的资料,了解一下工作原理:1.AD转换器的分类下面简要介绍常用的几种类型的基本原理及特点:积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、∑-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。
1)积分型(如TLC7135)积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率),然后由定时器/计数器获得数字值。
其优点是用简单电路就能获得高分辨率,但缺点是由于转换精度依赖于积分时间,因此转换速率极低。
初期的单片AD转换器大多采用积分型,现在逐次比较型已逐步成为主流。
2)逐次比较型(如TLC0831)逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成,从MSB开始,顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较,经n次比较而输出数字值。
其电路规模属于中等。
其优点是速度较高、功耗低,在低分辩率(<12位)时价格便宜,但高精度(>12位)时价格很高。
3)并行比较型/串并行比较型(如TLC5510)并行比较型AD采用多个比较器,仅作一次比较而实行转换,又称FLash(快速)型。
由于转换速率极高,n位的转换需要2n-1个比较器,因此电路规模也极大,价格也高,只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。
串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间,最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成,用两次比较实行转换,所以称为Halfflash(半快速)型。
还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级(Multistep/Subrangling)型AD,而从转换时序角度又可称为流水线(Pipelined)型AD,现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。
这类AD速度比逐次比较型高,电路规模比并行型小。
4)∑-Δ(Sigma?/FONT>delta)调制型(如AD7705)∑-Δ型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。
原理上近似于积分型,将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号,用数字滤波器处理后得到数字值。
电路的数字部分基本上容易单片化,因此容易做到高分辨率。
主要用于音频和测量。
5)电容阵列逐次比较型电容阵列逐次比较型AD在内置DA转换器中采用电容矩阵方式,也可称为电荷再分配型。
一般的电阻阵列DA转换器中多数电阻的值必须一致,在单芯片上生成高精度的电阻并不容易。
如果用电容阵列取代电阻阵列,可以用低廉成本制成高精度单片AD转换器。
最近的逐次比较型AD转换器大多为电容阵列式的。
6)压频变换型(如AD650)压频变换型(Voltage-FrequencyConverter)是通过间接转换方式实现模数转换的。
其原理是首先将输入的模拟信号转换成频率,然后用计数器将频率转换成数字量。
从理论上讲这种AD的分辨率几乎可以无限增加,只要采样的时间能够满足输出频率分辨率要求的累积脉冲个数的宽度。
其优点是分辩率高、功耗低、价格低,但是需要外部计数电路共同完成AD转换。
2.AD转换器的主要技术指标1)分辩率(Resolution)指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量,定义为满刻度与2n的比值。
分辩率又称精度,通常以数字信号的位数来表示。
2)转换速率(ConversionRate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。
积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD,逐次比较型AD是微秒级属中速AD,全并行/串并行型AD可达到纳秒级。
采样时间则是另外一个概念,是指两次转换的间隔。
为了保证转换的正确完成,采样速率(SampleRate)必须小于或等于转换速率。
因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。
常用单位是ksps和Msps,表示每秒采样千/百万次(kilo/MillionSamplesperSecond)。
3)量化误差(QuantizingError)由于AD
数模转换器是输入还是输出
区别:
1、数字数据采用数字信号(DigitalSignal),例如用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1,用恒定的负电压表示二进制数0),或光脉冲来表示。
2、模拟数据一般采用模拟信号(AnalogSignal),例如用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波),或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示;
3、当数字信号采用断续变化的电压或光脉冲来表示时,一般则需要用双绞线、电缆或光纤介质将通信双方连接起来,才能将信号从一个节点传到另一个节点。
4、当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时,电磁波本身既是信号载体,同时作为传输介质;而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时,它一般通过传统的模拟信号传输线路(例如电话网、有线电视网)来传输。
5、数字信号指自变量是离散的、因变量也是离散的信号,这种信号的自变量用整数表示,因变量用有限数字中的一个数字来表示。在计算机中,数字信号的大小常用有限位的二进制数表示。
6、模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。或在一段连续的时间间隔内,其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。
信号的数字化需要三个步骤:抽样、量化和编码。
抽样是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号,也就是在时间上将模拟信号离散化。
量化是用有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值,把模拟信号的连续幅度变为有限数量的有一定间隔的离散值。
在选择多路模拟开关时,需要考虑以下几点:
(1)通道数量
通道数量对切换开关传输被测信号的精度和切换速度有直接的影响,因为通道数目越多,寄生电容和泄漏电流通常也越大。
平常使用的模拟开关,在选通其中一路时,其它各路并没有真正断开,只是处于高阻状态,仍存在漏电流,对导通的信号产生影响;通道越多,漏电流越大,通道间的干扰也越多。
(2)泄漏电流
在设计电路时,泄漏电流越小越好。采集过程中,信号本身就非常微弱,如果信号源内阻很大,泄漏电流对精度的影响会非常大。
(3)切换速度
在选择模拟开关时,要综合考虑每路信号的采样速率、A/D的转换速率,因为它们决定了对模拟开关的切换速度的要求。
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