1樓:匿名使用者
整合a/d轉換器 因為模擬訊號在時間上是連續的,所以,在將模擬訊號轉換成數字訊號時,必須在選定的一系列時間點上對輸入的模擬訊號進行取樣,然後將這些取樣值轉換成數字量輸出。通常a/d轉換的過程包括取樣、保持和量化、編碼兩大步驟。
�取樣:是指週期地獲取模擬訊號的瞬時值,從而得到一系列時間上離散的脈衝取樣值。
保持:是指在兩次取樣之間將前一次取樣值儲存下來,使其在量化編碼期間不發生變化。
取樣保持電路一般由取樣模擬開關、保持電容和運算放大器等幾個部分組成。
�經取樣保持得到的訊號值依然是模擬量,而不是數字量。任何一個數字量的大小,都是以某個最小數字量單位的整數倍來表示的。
量化:將取樣保持電路輸出的模擬電壓轉化為最小數字量單位整數倍的轉化過程稱為量化。
所取的最小數量單位叫做量化單位,其大小等於數字量的最低有效位所代表的模擬電壓大小,記作ulsb。
編碼:把量化的結果用**(如二進位制數碼、bcd碼等)表示出來,稱為編碼。�
a/d轉換過程中的量化和編碼是由a/d轉換器實現的。 一 .a/d轉換器的型別 a/d轉換器的型別很多,根據轉換方法的不同,最常用的a/d轉換器有如下幾種型別。
�1.並行比較型a/d轉換器
�並行比較型a/d轉換器由電阻分壓器、電壓比較器、數碼暫存器及編碼器4個部分組成。這種a/d轉換器最大的優點是轉換速度快,其轉換時間只受電路傳輸延遲時間的限制,最快能達到低於20ns。缺點是隨著輸出二進位制位數的增加,器件數目按幾何級數增加。
一個n位的轉換器,需要2n-1個比較器。例如,n=8時,需要28-1=255個比較器。因此,製造高解析度的整合並行a/d轉換器受到一定限制。
顯然,這種型別的a/d轉換器適用於要求轉換速度高、但解析度較低的場合。
�2.逐次比較型a/d轉換器
�逐次比較型a/d轉換器是整合adc晶片中使用最廣泛的一種型別。它由電壓比較器、邏輯控制器、d/a轉換器及數碼暫存器組成。逐次比較型a/d轉換器的特點是轉換速度較快,且輸出代 碼的位數多,精度高。
�3.雙積分型a/d轉換器
�雙積分型a/d轉換器是一種間接a/d轉換器。其工作原理是把輸入的模擬電壓轉換成一個與之成正比的時間寬度訊號,然後在這個時間寬度裡對固定頻率的時鐘脈衝進行計數,其結果就 是正比於輸入模擬訊號的數字量輸出。它由積分器、檢零比較器、時鐘控制門和計數器等幾部分組成。
雙積分型a/d轉換器的優點是精度高、抗干擾能力強,缺點是速度較慢。在對速度要求不高的數字化儀表中得到廣泛使用。 二 .
a/d轉換器的主要技術引數 1.解析度 �
解析度是指輸出數字量變化一個最小單位(最低位的變化),對應輸入模擬量需要變化的量。 輸出位數越多,解析度越高。通常以輸出二進位制碼的位數表示解析度。
�2.相對精度�
相對精度是指實際轉換值偏離理想特性的誤差。通常以數字量最低位所代表模擬輸入值來衡量,如相對精度不超過±1/2lsb
3.轉換時間 轉換時間是指a/d轉換器從接到轉換命令起到輸出穩定的數字量為止所需要的時間。它反映a/d轉換器的轉換速度。
此外,還有輸入電壓範圍、功率損耗等。 (d/a)轉換器的主要技術指標——轉換精度d/a轉換器的主要技術指標包括:轉換精度、轉換速度和溫度特性等。
轉換精度d/a轉換器的轉換精度通常用解析度和轉換誤差來描述。★解析度用於表徵d/a轉換器對輸入微小量變化的敏感程度。其定義為d/a轉換器模擬量輸出電壓可能被分離的等級數。
輸入數字量位數愈多,輸出電壓可分離的等級愈多,即解析度愈高。所以在實際應用中,往往用輸入數字量的位數表示d/a轉換器的解析度。此外,d/a轉換器也可以用能分辨最小輸出電壓與最大輸出電壓之比給出。
n位d/a轉換器的解析度可表示為1/(2n-1)。它表示d/a轉換器在理論上可以達到的精度。d/a轉換器的轉換精度通常用解析度和轉換誤差來描述。
★由於d/a轉換器中各元件引數存在誤差,基準電壓不夠穩定和運算放大器的零漂等各種因素的影響,使得d/a轉換器實際精度還與一些轉換誤差有關,如比例係數誤差、失調誤差和非線性誤差等。比例係數誤差是指實際轉換特性曲線的斜率與理想特性曲線斜率的偏差。如在n位倒t型電阻網路d/a轉換器中,當vref偏離標準值△vref時,就會在輸出端產生誤差電壓△vo。
由式可知 △vref引起的誤差屬於比例係數誤差。失調誤差由運算放大器的零點漂移引起,其大小與輸入數字量無關,該誤差使輸出電壓的偏移特性曲線發生平移,3位d/a轉換器的失調誤差非線性誤差是一種沒有一定變化規律的誤差,一般用在滿刻度範圍內,偏離理想的轉移特性的最大值來表示。引起非線性誤差的原因較多,如電路中的各模擬開關不僅存在不同的導通電壓和導通電阻,而且每個開關處於不同位置(接地或接vref)時,其開關壓降和電阻也不一定相等。
又如,在電阻網路中,每個支路上電阻誤差不相同,不同位置上的電阻的誤差對輸出電壓的影響也不相同等,這些都會導致非線性誤差。綜上所述,為獲得高精度的d/a轉換精度,不僅應選擇位數較多的高解析度的d/a轉換器,而且還需要選用高穩定的vref和低零漂的運算放大器才能達到要求。
2樓:單彗鞠賢惠
d/a轉換器的主要
特性指標
包括以下幾方面:
解析度指最小
輸出電壓
(對應的輸入
數字量只有最低有效位為「1」)與最大輸出電壓(對應的輸入數字量所有有效位全為「1」)之比。如n位d/a轉換器,其解析度為1/(2n-1)。在實際使用中,表示解析度
大小的方法也用輸入數字量的位數來表示。
線性度用
非線性誤差
的大小表示d/a轉換的
線性度。並且把理想的輸入輸出特性的
偏差與滿
刻度輸出之比的
百分數定義
為非線性誤差。
轉換精度
d/a轉換器的轉換精度與d/a轉換器的
整合晶片的結構
和介面電路
配置有關。如果不考慮其他d/a轉換誤差時,d/a的轉換精度就是解析度的大小,因此要獲得高精度的d/a轉換結果,首先要保證選擇有足夠解析度的d/a轉換器。同時d/a轉換精度還與外接
電路的配置有關,當
外部電路器件或
電源誤差較大時,會造成較大的d/a轉換誤差,當這些誤差超過一定程度時,d/a轉換就產生錯誤。
在d/a轉換過程中,影響轉換精度的主要因素有失調誤差、
增益誤差
、非線性誤差和
微分非線性誤差。編輯本段
溫度係數
在滿刻度輸出的條件下,溫度每升高1℃,輸出變化的百分數定義為溫度係數。
電源抑制比
對於高質量的d/a轉換器,要求開關電路及運算
放大器所用
的電源電壓發生變化時,對輸出電壓影響極小。通常把滿
量程電壓變化的百分數與電源電壓變化的百分數之比稱為電源抑制比。
工作溫度範圍
一般情況下,影響d/a轉換精度的主要環境和工作條件因素是溫度和電源電壓變化。由於工作溫度會對運算放大器加權
電阻網路等產生影響,所以只有在一定的工作範圍內才能保證額定
精度指標。
較好的d/a轉換器的
工作溫度範圍
在-40℃~85℃之間,較差的d/a轉換器的工作溫度範圍在0℃~70℃之間。多數器件其靜、動態指標均
在25℃的工作溫度下測得的,工作溫度對各項精度指標的影響用溫度係數來描述,如失調溫度係數、增益溫度係數、
微分線性
誤差溫度係數等。
失調誤差(或稱
零點誤差)失調
誤差定義
為數字輸入全為0碼時,其模擬輸出值與理想輸出值之
偏差值。對於單極性d/a轉換,模擬輸出的理想值為零伏點。對於雙極性d/a轉換,理想值為負域滿量程。偏差值的大小一般用lsb的份數或用偏差值相對滿量程的百分數來表示。
增益誤差(或稱
標度誤差)
d/a轉換器的輸入與輸出傳遞
特性曲線
的斜率稱為d/a轉換增益或標度
係數,實際轉換的增益與理想增益之間的偏差稱為增益誤差。增益誤差在消除失調誤差後用滿碼。
輸入時其輸出值與理想輸出值(滿量程)之間的偏差表示,一般也用lsb的份數或用偏差值相對滿量程的百分數來表示。
非線性誤差
d/a轉換器的非線性誤差定義為實際轉換特性曲線與理想特性曲線之間的最大偏差,並以該偏差相對於滿量程的百分數度量。在轉換器
電路設計
中,一般要求非線性誤差不大於±1/2lsb。
3樓:匿名使用者
解析度、轉換速度、線性度
什麼是d/a轉換器,它有哪些主要指標?簡述其含義?
4樓:種麗思豐芸
a/d轉換器是將模擬量轉換成數字量的器件,模擬量可以是電壓、電流等訊號,也可以是聲、光、壓力、溫度等隨時間連續變化的非電的物理量。非電量的模擬量可以通過適當的感測器(如光電感測器、壓力感測器、溫度感測器)轉換成電訊號。a/d轉換器主要效能指標有如下幾個方面。
1、解析度
解析度表示轉換器對微小輸入量變化的敏感程度,通常用轉換器輸出數字量的位數來表示。n位轉換器,其數字量變化範圍為0~2n-1,當輸入電壓滿該度為xv時,則轉換電路對輸入模擬電壓的分辨能力為x/2n-1。如果是8位的轉換器,5v滿量程輸入電壓時,則解析度為5/28-1=1.
22mv。
2、精度
a/d轉換器的精度是指與數字輸出量所對應的模擬輸入量的實際值理論之間的差值。a/d轉換電路中與每個數字量對應的模擬輸入量並非是一個單一的數值,而是一個範圍值△,其中△的大小理論上取決於電路的解析度。定義△為數字量的最小有效位lsb。
但在外界環境的影響下,與每一數字輸出量對應的輸入量實際範圍往往偏離理論值△。
精度通常有最小有效位的lsb的分數值表示。目前常用的a/d轉換整合晶片精度為1/4~2lsb。
3、轉換時間
4、溫度係數和增益係數
5、對電源電壓變化的抑制比
什麼是a/d或d/a電路.主要有什麼效能引數
5樓:廢車帥哥
隨 著 數 字 技 術,特 別 是 資訊科技的 飛速發展與普及,在 現 代 控制、通 信 及 檢測等領域,為了提高系統的效能指標,對訊號的處理廣泛採用了數字計算機技術。由於系統的實際物件往往都是一些模擬量(如溫度、壓力、位移、影象等),要使計算機或數字儀表能識別、處理這些訊號,必須首先將這些模擬訊號轉換成數字訊號;而經計算機分析、處理後輸出的數字量也往往需要將其轉換為相應模擬訊號才能為執行機構所接受。這樣,就需要一種能在模擬訊號與數字訊號之間起橋樑作用的電路--模數和數模轉換器。
將模擬訊號轉換成數字訊號的電路,稱為模數轉換器(簡稱a/d轉換器或adc,analog to digital converter);將數字訊號轉換為模擬訊號的電路稱為數模轉換器(簡稱d/a轉換器或dac,digital to analog converter);a/d轉換器和d/a轉換器已成為資訊系統中不可缺俚慕湧詰緶貳?br 為確保系統處理結果的精確度,a/d轉換器和d/a轉換器必須具有足夠的轉換精度;如果要實現快速變化訊號的實時控制與檢測,a/d與d/a轉換器還要求具有較高的轉換速度。轉換精度與轉換速度是衡量a/d與d/a轉換器的重要技術指標。
隨著整合技術的發展,現已研製和生產出許多單片的和混合整合型的a/d和d/a轉換器,它們具有愈來愈先進的技術指標。
d/a轉換器是把數字量轉換成模擬量的線性電路器件,已做成整合晶片。由於實現這種轉換的原理和電路結構及工藝技術有所不同,因而出現各種各樣的d/a轉換器。目前,國外市場已有上百種產品**,他們在轉換速度、轉換精度、解析度以及使用價值上都各具特色。
d/a轉換器的主要引數:
衡量一個d/a轉換器的效能的主要引數有:
(1)解析度
是指d/a轉換器能夠轉換的二進位制數的位數,位數多解析度也就越高。
(2)轉換時間
指數字量輸入到完成轉換,輸出達到最終值並穩定為止所需的時間。電流型d/a轉換較快,一般在幾ns到幾百ns之間。電壓型d/a轉換較慢,取決於運算放大器的響應時間。(3)精度
指d/a轉換器實際輸出電壓與理論值之間的誤差,一般採用數字量的最低有效位作為衡量單位。
(4)線性度
當數字量變化時,d/a轉換器輸出的模擬量按比例關係變化的程度。理想的d/a轉換器是線性的,但是實際上是有誤差的,模擬輸出偏離理想輸出的最大值稱為線性誤差。
a/d轉換器的功能是把模擬量變換成數字量。由於實現這種轉換的工作原理和採用工藝技術不同,因此生產出種類繁多的a/d轉換晶片。a/d轉換器按解析度分為4位、6位、8位、10位、14位、16位和bcd碼的31/2位、51/2位等。
按照轉換速度可分為超高速**換時間≤330ns),次超高速(330~3.3μs),高速**換時間3.3~333μs),低速**換時間>330μs)等。
a/d轉換器按照轉換原理可分為直接a/d轉換器和間接a/d轉換器。所謂直接a/d轉換器,是把模擬訊號直接轉換成數字訊號,如逐次逼近型,並聯比較型等。其中逐次逼近型a/d轉換器,易於用整合工藝實現,且能達到較高的解析度和速度,故目前整合化a/d晶片採用逐次逼近型者多;間接a/d轉換器是先把模擬量轉換成中間量,然後再轉換成數字量,如電壓/時間轉換型(積分型),電壓/頻率轉換型,電壓/脈寬轉換型等。
其中積分型a/d轉換器電路簡單,抗干擾能力強,切能作到高解析度,但轉換速度較慢。有些轉換器還將多路開關、基準電壓源、時鐘電路、譯碼器和轉換電路整合在一個晶片內,已 超 出 了 單 純 a/d 轉 換功能,使用 十 分 方 便。
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