adda原理及主要技術(shù)指標(biāo)(已修改)
2025-01-19 11:26 本頁(yè)面
【正文】 一 . 產(chǎn)生原因 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展特別是數(shù)字系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各種學(xué)科領(lǐng)域及日常生活微型計(jì)算機(jī)就是一個(gè)典型的數(shù)學(xué)系統(tǒng)。但是數(shù)字系統(tǒng)只能對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理其輸出信號(hào)也是數(shù)字信號(hào)。而在工業(yè)檢測(cè)控制和生活中的許多物理量都是連續(xù)變化的模仿量如溫度、壓力、流量、速度等這些模擬量可以通過(guò)傳感器或換能器變成與之對(duì)應(yīng)的電壓、電流或頻率等電模擬量。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)對(duì)這些電模擬量進(jìn)行檢測(cè)、運(yùn)算和控制就需要一個(gè)模擬量與數(shù)字量之間的相互轉(zhuǎn)換的過(guò)程。即經(jīng)常需要將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量簡(jiǎn)稱為 AD 轉(zhuǎn)換完成這種轉(zhuǎn)換的電路稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter) 簡(jiǎn)稱 ADC?；?qū)?shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量簡(jiǎn)稱 DA轉(zhuǎn)換完成這種轉(zhuǎn)換的電路稱為 數(shù)模轉(zhuǎn)換 器 (Digital to Analog Converter) 簡(jiǎn)稱 DAC 圖 1 是某微機(jī)控制系統(tǒng)框圖。 二 .ADC 和 DAC 基本原理及特點(diǎn) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)的基本原理 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)一般分為四個(gè)步驟進(jìn)行即 取樣、保持、量化和編碼 。前兩個(gè)步驟在取樣保持電路中完成后兩步驟則在 ADC 中完成。 常用的 ADC 有積分型、逐次逼近型、并行比較型 /串并行型、 Σ Δ 調(diào)制型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型。下面簡(jiǎn)要介紹常用的幾種類型的基本原理及特點(diǎn) : 1）積分型 (如 TLC7135) 。 積分型 ADC 工作原理是 將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間或頻率 ， 然后由定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器獲得數(shù)字值 。其長(zhǎng)處是用簡(jiǎn)樸電路就能獲得高分辨率 ， 但缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)換精度依靠于積分時(shí)間因此轉(zhuǎn)換速率極低。初期的單片 ADC 大多采用積分型 ， 現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流 。 雙積分是一種常用的 AD 轉(zhuǎn)換技術(shù)具有精度高 ， 抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但高精度的雙積分 AD 芯片價(jià)格較貴 ， 增加了單片機(jī)系統(tǒng)的成本。 2）逐次逼近型 (如 TLC0831) 。 逐次逼近型 AD 由一個(gè)比較器和 DA 轉(zhuǎn)換器通過(guò)逐次比較邏輯構(gòu)成從 MSB 開(kāi)始順序地對(duì)每一位將輸入電壓與內(nèi)置 DA 轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較經(jīng) n 次比較而輸出數(shù)字值 。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點(diǎn)是 速度較高、功耗低 在低分辨率 ( 12 位 )時(shí)價(jià)格很高。 3）并行比較型 /串并行比較型 (如 TLC5510) 。 并行比較型 AD 采用多個(gè)比較器僅作一次比較而 實(shí)現(xiàn) 轉(zhuǎn)換 又稱 FLash 型。由于轉(zhuǎn)換速率極高 n 位的轉(zhuǎn)換需要 2n 1個(gè)比較器因此電路規(guī)模也極大價(jià)格也高只適用于視頻 AD 轉(zhuǎn)換器等速度非凡高的領(lǐng)域。串并行比較型 AD 結(jié)構(gòu)上 介于并行型和逐次比較型之間最典型的是由 2 個(gè) n /2 位的并行型 AD 轉(zhuǎn)換器配合 DA 轉(zhuǎn)換器組成用兩次比較實(shí)行轉(zhuǎn)換所以稱為 Halfflash 型。 二 . 4） ΣΔ 調(diào)制型 (如 AD7701) 。 Σ Δ 型 ADC 以很低的采樣分辨率 ( 1 位 )和很高的采樣速率將模擬信號(hào)數(shù)字化通過(guò)使用過(guò)采樣、噪聲整形和數(shù)字濾波等方法增加有效分辨率然后對(duì) ADC 輸出進(jìn)行采樣抽取處理以降低有效采樣速率
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