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發(fā)布時(shí)間:2021-08-19 22:18  






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模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過程被稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換,簡稱A/D(Analog to Digital)轉(zhuǎn)換;完成模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路被稱為 A/D 轉(zhuǎn)換器,簡稱 ADC(Analog to Digital Converter)。 數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的過程稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換, 簡稱 D/A(Digital to Analog)轉(zhuǎn)換;故任何一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個(gè)參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn),比較常見的參考標(biāo)準(zhǔn)為可轉(zhuǎn)換信號(hào)大小。完成數(shù)模轉(zhuǎn)換的電路稱為D/A轉(zhuǎn)換器,簡稱DAC(Digital to Analog Converter)。模擬信號(hào)由傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào),經(jīng)放大送入 AD 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,由數(shù)字電路進(jìn)行處理,再由 DA轉(zhuǎn)換器還原為模擬量,去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。為了保證數(shù)據(jù)處理結(jié)果的準(zhǔn)確性, AD轉(zhuǎn)換器和DA轉(zhuǎn)換器必須有足夠的轉(zhuǎn)換精度。同時(shí),為了適應(yīng)快速過程的控制和檢測的需要,AD轉(zhuǎn)換器和 DA轉(zhuǎn)換器還必須有足夠快的轉(zhuǎn)換速度。因此,轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度乃是衡量 AD轉(zhuǎn)換器和 DA轉(zhuǎn)換器性能優(yōu)劣的主要標(biāo)志。



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多典型電路設(shè)計(jì)中,AD轉(zhuǎn)換器之前會(huì)有一個(gè)電壓跟隨器。這個(gè)跟隨器到底是不是需要,要在了解跟隨器作用的基礎(chǔ)上,針對(duì)自己的電路特點(diǎn)而定。    首先,分析跟隨器在這里的作用。電壓跟隨器在這里的作用是阻抗變換作用。1.將輸入阻抗變得很高,這樣對(duì)于輸入信號(hào)的影響可以做到很小。2.輸出阻抗邊個(gè)很低,AD輸入阻抗對(duì)輸入信號(hào)的影響可以做到很小。以低輸出電阻、瞬間大輸出電流、高壓擺率、快速建立時(shí)間滿足ADC內(nèi)部采樣保持電路快速準(zhǔn)確采樣的需求---好的運(yùn)放組成的跟隨器可以滿足這個(gè)要求,注意這個(gè)跟隨器不是一般的運(yùn)放,得根據(jù)ADC的質(zhì)量高低做出準(zhǔn)確的選擇。特別需要注意的是,多數(shù)ADC內(nèi)部不具備高阻驅(qū)動(dòng)電路,也就是說他們的輸入阻抗一般都不高。3.電平和動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整,以及電源級(jí)保護(hù),使用跟隨器說明此電路沒有這個(gè)需求。4.抗混疊濾波。如果跟隨器的帶寬很小,或者增加了低通濾波,都可能實(shí)現(xiàn)抗混疊濾波。 分析自己電路和被測信號(hào)做出是否用跟隨器的決定。 1.如果信號(hào)源的輸出阻抗很小,那么影響1可以忽略。 2.如果AD的輸入阻抗很大,那么影響1和影響2均可以忽略。 3.若兩個(gè)影響都可以忽略,不必采用跟隨器。 4.存在一個(gè)影響,就需要選用跟隨器。利用終接至AGC放大器A7的電流求和電阻器來使該數(shù)值與LT-1029基準(zhǔn)保持平衡。



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因?yàn)锳/D轉(zhuǎn)換器的輸入是連續(xù)信號(hào),而輸出是離散信號(hào)(數(shù)字量)。當(dāng)輸入的模擬信號(hào)變化很微小時(shí),輸出的數(shù)字量卻不敏感,仍然保持不變。

對(duì)于8位A/D轉(zhuǎn)換器,實(shí)際滿量程電壓變5V,則其量化單位(LSB)為5/255≈0.0196v,考慮到A/D轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)進(jìn)行4舍5入處理,所以大量化誤差為±1/2LSB,即0.0098V或9.8mV。



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量化前的信號(hào)幅度與量化后的信號(hào)幅度出現(xiàn)了不同,這一差值在重現(xiàn)信號(hào)時(shí)將會(huì)以噪聲的形式表現(xiàn)出來,所以將此差值稱為量化噪聲。為了降低這種噪聲,只要將量化時(shí)階梯間的間隔減小就可以了。但減小量化間隔會(huì)引起階梯數(shù)目的增加,導(dǎo)致數(shù)據(jù)量增大。所以量化的階梯數(shù)也必須適當(dāng),可以根據(jù)所需的信噪比(S/N)確定。從理論上講這種AD的分辨率幾乎可以無限增加,只要采樣的時(shí)間能夠滿足輸出頻率分辨率要求的累積脈沖個(gè)數(shù)的寬度。



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