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ADC数模转换电路原理图解析:电路结构与原理探讨

模数转换(AD转换)与数模转换(DA转换)是电子信号处理中的重要过程。AD转换,即将模拟信号转换成数字信号,是模数转换的别名。而DA转换,则是将数字信号转换为模拟信号的过程。

在电子系统中,AD转换器(ADC)和DA转换器(DAC)扮演着关键角色。因为外界的信号大多为模拟量,如电压和电流,而电脑等数字设备只能处理数字信号。模拟信号需要通过AD转换器转换为数字信号,以便电脑进行处理;处理完毕后,再通过DA转换器将数字信号转回模拟信号,以便输出给外部设备。

AD转换器的主要类型包括积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、调制型、电容器阵列逐次比较型及压频变换型等。而DA转换则是数模转换的另一种说法。

针对单片机中的A/D转换,它对于处理外部的模拟数据至关重要。例如,当需要检测电流或电压时,单片机会利用A/D转换器将模拟信号转换为数字信号进行处理。

模数转换的过程涉及到采样、保持、量化和编码等步骤。采样定理指出,当采样频率高于模拟信号中最高频率成分的两倍时,采样值才能准确反映原始模拟信号。

模数转换器的参考电压是关键参数,它决定了模拟电压值如何被转换为数字值。例如,在8位的A/D转换器中,当参考电压为5V时,输入电压为0对应的数字值为0,而输入电压为5V时,对应的数字值为255。

信噪失真比(SNDR)是衡量ADC性能的重要指标,它反映了信号总功率与噪声及谐波功率之和的比值。ADC的参数还包括采样速率和分辨率、信噪比、有效转换位数、无失真动态范围、孔径误差和非线性误差等。

扩展资料中提到了数模转换器的转换方式,其中并行数模转换是其中一种。

数模转换是电子领域中不可或缺的技术,主要有并行和串行两种转换方式。并行数模转换器的结构典型如图1所示,其核心部件包括数码操作开关和电阻网络。通过数码输入量控制的开关决定哪些电流或电压相加形成输出量。

在数模转换中,“权”的概念指的是二进制数的每一位所代表的值。例如,对于三位二进制数“111”,每一位的权值不同,代表了不同的二进制位的重要性。图2展示了这种三位数模转换器的基本电路,其中参考电压VREF在电阻网络中产生二进制权电流。

当数字量的某一位为“0”时,它与地接通;为“1”时,则与输出相加母线接通。这些电流经过反馈电阻Rf产生输出电压,其极性与参考量相反。数字量的变化会引起输出相对量的变化,这个值被称为数模转换器的分辨率,位数越多,分辨率和转换精度就越高。

串行数模转换则将数字量转换成脉冲序列,每个脉冲相当于数字量的一个单位,然后将这些脉冲转换为模拟量并实现数字量与模拟量的转换。随着数字技术的飞速发展,特别是在计算机领域,数模转换在控制、通信及检测等领域的应用越来越广泛。

由于系统实际对象通常是模拟量,为了能让计算机或数字仪表识别和处理这些信号,必须将模拟信号转换成数字信号。同样地,计算机处理后的数字量也需要转换为模拟信号才能被接受和执行。模数和数模转换器成为了不可或缺的桥梁。

模数转换器(ADC)负责将模拟信号转换为数字信号,而数模转换器(DAC)则将数字信号转换为模拟信号。为了确保系统处理结果的精确度,这两种转换器必须具备足够的转换精度和转换速度。随着集成技术的发展,现在已经有许多单片和混合集成的A/D和D/A转换器,具有越来越先进的技术指标。

软件无线电对模数变换的技术要求包括采样方法的合理性、宽带化、保持高信号动态范围、高采样率以及减少量化噪声等。为了满足这些要求,我们需要不断优化数模转换技术,提高系统的性能和稳定性。

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