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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,analog to digital converter);将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器(简称d/a转换器或dac,digital to analog converter);a/d转换器和d/a转换器已成为信息系统中不可缺俚慕涌诘缏贰br> 为确保系统处理结果的准确度,a/d转换器和d/a转换器必须具有足够的转换精度;如果要实现变化信号的实时控制与检测,a/d与d/a转换器还要求具有较高的转换速度。用半导体分立元件制成的模数转换器常常采用单元结构,随着大规模集成电路技术的发展,模数转换器体积逐渐缩小为一块模板、一块集成电路。转换精度与转换速度是衡量a/d与d/a转换器的重要技术指标。随着集成技术的发展,现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的a/d和d/a转换器,它们具有愈来愈的技术指标。
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逐次逼近A/D转换器是A/D转换器的一种,其功能是将模拟量经过“量化”变转换成数字量。其结构主要由比较器、D/A转换器、逐次逼近寄存器和逻辑控制单元等组成。
其工作过程如下:转换启动后,控制逻辑电路首先把逐次逼近寄存器的高位(例如D7)置1、其他位置0,将其存储到逐次逼近寄存器,然后经D/A转换后得到约为满量程(例如2.5V)输出一半的反馈电压(例如1.25V)。采样是AD转换的速度性能指标,通俗的说就是每秒里能采样多少次,采样次数越高芯片性能越好。这个预估计电压值在比较器中与输入信号进行比较。若比较器判断输入电压值比预估计电压值高,则在下一次比较前对D7修正置1或0。第二步,按对分原理,把逐次逼近寄存器的下一位(例如D6)置l,再次经D/A转换器输出与输入信号进行比较,不断重复这个过程,直到完成LSB的转换。这时逐次逼近寄存器的各位值均已确定,逐次逼近转换完成。然而,现代的A/D转换器已集成化,过程在lC内部实现,分析其工作过程、学习其原理很抽象,对初学者来说是很困难的。为了让初学者能深入理解,可采用实验板进行演示。
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双积分型ADC:属于间接型ADC,它先对输入采样电压和基准电压进行两次积分,以获得与采样电压平均值成正比的时间间隔,同时在这个时间间隔内,用计数器对标准时钟脉冲(CP)计数,计数器输出的计数结果就是对应的数字量。为了保证数据处理结果的准确性,AD转换器和DA转换器必须有足够的转换精度。双积分型ADC优点是抗干扰能力强;稳定性好;可实现模数转换。主要缺点是转换速度低,因此这种转换器大多应用于要求精度较高而转换速度要求不高的仪器仪表中,例如用于多位数字直流电压表中。
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