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什么是数模转换(数模转换原理及实质是什么)

什么是数模转换(数模转换原理及实质是什么)

随着数字技术特别是计算机技术在现代控制、通信和检测领域的迅速发展和普及,为了提高系统的性能指标,数字计算机技术被广泛应用于信号处理中。

因为系统的实际对象往往是一些模拟信号(如温度、压力、位移、图像等。),为了让计算机或数字仪器识别和处理这些信号,我们必须先把这些模拟信号转换成数字信号;但经过计算机分析处理后的数字输出往往需要转换成相应的模拟信号才能被执行器接受。

这样就需要一种能够在模拟信号和数字信号之间架起桥梁的电路-模数和数模转换器。数模转换就是把离散的数字量转换成有联系有变化的模拟量。模数转换对应的是模数转换,是数模转换的逆过程。

(图为数模转换器)

数模转换原理将数字量转换成模拟量的过程称为数模转换,缩写为D/A,完成这一功能的电路称为数模转换器,简称DAC。数模转换器的框图如图所示。输入的二进制数存储在寄存器中,二进制数存储在寄存器中,每一位控制一个模拟开关。

1、输入的二进制数存储在寄存器中。存储在寄存器中的二进制数的每一位控制一个模拟开关。模拟开关只有两种可能的输出:接地或通过电阻连接到基准电压源。

2、它由寄存器中的二进制数控制,模拟开关的输出送到加法网络。二进制数的每一位都有一定的“权重”。这个网络把每一位变成它的加权电流,把每一位的加权电流加起来得到总电流。总电流送至放大器,经放大器放大后得到相应的模拟电压,实现数模转换。

数模转换本质上是将二进制数字量形式的离散信号转换成基于标准量(或参考量)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数字量转换成DC电压或DC电流。常作为过程控制计算机系统的输出通道,与执行机构相连,实现生产过程的自动控制。数模转换器电路也用于使用反馈技术的模数转换器的设计中。

数模转换有两种方式:并行数模转换和串行数模转换。图1示出了典型的并行数模转换器的结构。虚线框中的数字操作开关和电阻网络是基本组件。图2中的装置通过模拟参考电压和电阻梯形网络产生基于参考量的权值电流或分数值电压;由数字输入控制的一组开关决定哪些电流或电压相加形成输出。所谓“权重”,就是二进制数的每一位所代表的值。比如三位二进制数“111”,第一个右数的“权重”是20/23=1/8;第二名是21/23=1/4;第三位是22/23=1/2。位数依次类推。图2示出了这种三位数模转换器的基本电路。参考电压VREF在R1、R2、R3产生二进制加权电流,电流通过开关。当该位的值为“0”时,连接到地;当该位的值为“1”时,加法总线与输出相连。几个电流之和通过反馈电阻Rf产生输出电压。电压的极性与参考值相反。输入端的数字量每改变1,只会导致输出的相对量改变1/23=1/8。这个值称为数模转换器的分辨率。位分辨率越高,转换精度越高。工业控制系统中使用的大多数数模转换器是

随着数字技术特别是计算机技术在现代控制、通信和检测领域的迅速发展和普及,为了提高系统的性能指标,数字计算机技术被广泛应用于信号处理中。因为系统的实际对象往往是一些模拟信号(如温度、压力、位移、图像等。),为了让计算机或数字仪器识别和处理这些信号,我们必须先把这些模拟信号转换成数字信号;但经过计算机分析处理后的数字输出往往需要转换成相应的模拟信号才能被执行器接受。这样就需要一种能够在模拟信号和数字信号之间架起桥梁的电路-模数和数模转换器。

将模拟信号转换成数字信号的电路称为模数转换器(简称A/D转换器或ADC将数字信号转换成模拟信号的电路称为数模转换器(简称D/A转换器或DACA/D转换器和D/A转换器已经成为计算机系统中不可缺少的接口电路。

为保证系统处理结果的准确性,A/D转换器和D/A转换器必须具有足够的转换精度;如果要实现对快速变化信号的实时控制和检测,则要求A/D和D/A转换器具有高转换速度。精度和转换速度是衡量A/D和D/A转换器的重要技术指标。随着集成技术的发展,许多单片和混合集成A/D和D/A转换器被开发和生产出来,它们具有越来越先进的技术指标。

标签:转换器数字数模


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