模数与数模转换

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模数与数模转换 嵌入式系统接口 数模转换 模数zhuan'huan
内容 ◆概述 ◆A/D转换概述 ◆AD转换原理 ◆A/D转换的分类 ◆AD转换的主要参数 ◆AD的选择 同济大学汽车学院,嵌入式系统讲义,魏学#,weixzh@mail.tongji.edu.cn 概述 模拟量 数字量 传感器 运放 被控对象 功放模拟量 数字量 嵌入式处理器 执行部件 /A 将检测到的连续变化的模拟量转换成离散的数字量, 才能输入到CPU中处理 ●将CPU处理的数字量经D/A转换器转换成为模拟量输 出,实现对被控对象的控制。 若输入的是非电的模拟信号,还需经传感器转换成电 信号 同济大学汽车学院,嵌入式系统讲义,魏学#,weixzh@mail.tongji.edu.cn A/D转换概述 定义:A/D转换是将模拟信号变换为数字信号 典型的电路框图: 现场信号1以传感器1 放大 低通滤波 米样保持 入式 AD 处理器 现场信号2传感器2 放大 低通滤波 多路开关 现场信号传瘪器n 放大 低通滤波 模拟控制 DIA 同济大学汽车学院,嵌入式系统讲义,魏学#,weixzh@mail.tongji.edu.cn A/D转换原理 时间上离 模拟信号输入 散化的信号 幅值的离散量 数字信号输出 取样 量化 编码 ample Quantization C ode 如图:A/转换包括样、保持、量化 和编码四个过程: >.样:就是将一个连续变化的信号x(t)转换成 时间上离散的采样信号ⅹ(n)。通常采样脉冲的宽 度t是很短的,故采样输出是断续的窄脉冲 同济大学汽车学院,嵌入式系统讲义,魏学#,weixzh@mail.tongji.edu.cn A/D转换原理 ≯保持:要把一个釆样输出信号数字化, 需要将釆样输出所得的瞬时模拟信号 保持一段时间,这就是保持过程。 如图是最简单的采样 保持电路如: A 同济大学汽车学院,嵌入式系统讲义,魏学#,weixzh@mail.tongji.edu.cn A/D转换原理 如上图所示 当采样控制信号u为高电平时,场效应管T导通, 输入信号u经过R和T对电容C充电,电容两端的 电压与输入信号的值成正比,输出电压u=-u ku uig ●当采样脉冲信号u为低电平时,场效应管T截止, 输入信号u不能通过T对电容C充电,电容两端的 电压将保持采样结束时的值一段时间,输出电压 0 C° 同济大学汽车学院,嵌入式系统讲义,魏学#,weixzh@mail.tongji.edu.cn A①D转换原理 ●量化:把模拟信号经过在时间轴上抽样后获得的取 样电平值,用一预定精度的数近似地表示的过程。 编码:用n位(bit)的m进制数码(可以是2进 制,4进制,8进制等)表示取样元的量化值 注意: 这四个过程有些是合并进行的,例如,采样和保持就利用 个电路连接完成,量化和编码也是在转换过程同时实现的, 且所用时间又是保持时间的一部分。 同济大学汽车学院,嵌入式系统讲义,魏学#,weixzh@mail.tongji.edu.cn A/D转换的分类 从结构上分 并行比较型(又称闪速型)、 串行比较型、 并一串比较型 逐次逼近型、 双积分型(双斜率型) ∑-△型(又称过采样型) 流水线型、 反馈比较型、 折叠插入型、 混合型等 同济大学汽车学院,嵌入式系统讲义,魏学#,weixzh@mail.tongji.edu.cn

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