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標簽 > AD轉換器
a/d 轉換器即模數轉換器，或簡稱 adc，通常是指一個將模擬信號轉變為數字信號的電子元件。 通常的模數轉換器是將一個輸入電壓信號轉換為一個輸出的數字信號。
a/d 轉換器即模數轉換器，或簡稱 adc，通常是指一個將模擬信號轉變為數字信號的電子元件。 通常的模數轉換器是將一個輸入電壓信號轉換為一個輸出的數字信號。由于數字信號本身不具有實際意義，僅僅表示一個相對大小。故任何一個模數轉換器都需要一個參考模擬量作為轉換的標準，比較常見的參考標準為最大的可轉換信號大小。而輸出的數字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小。 模數轉換器最重要的參數是轉換的精度，通常用輸出的數字信號的位數的多少表示。轉換器能夠準確輸出的數字信號的位數越多，表示轉換器能夠分辨輸入信號的能力越強，轉換器的性能也就越好。
d/a轉換器的基本工作原理
d/a轉換器是計算機或其它數字系統與模擬量控制對象之間聯系的橋梁，它的任務是將離散的數字信號轉換為連續變化的模擬信號。在工業控制領域中，d/a轉換器是不可缺少的重要組成部分。
以下以一個四位的d/a轉換器說明d/a轉換器的工作原理： 當d3=1 i3=vd/2r=vref/（1×2r） 當d3=0 i3=0 當d2=1 i2=vd/2r=vref/（2×2r） 當d2=0 i2=0 當d1=1 i1=vd/2r=vref/（4×2r） 當d1=1 i1=0 當d0=1 i0=vd/2r=vref/（8×2r） 當d0=1 i0=0 vout=－iout1×rf 由此可見：隨著d3-d0的取值（0、1）的不同在運放輸出端可以得到不同的電壓量。如果用數字量來控制電子開關的通斷（1表示接通，0表示斷開） 例如：d3d2d1d0 vout 0000 0v 0001 1/24vref*rf/r 0010 2/24 vref*rf/r 0011 3/24 vref*rf/r 15/24 vref*rf/r 可見：在輸出端可得到與輸入數字量成正比的模擬電壓量。
a/d 轉換器即模數轉換器，或簡稱 adc，通常是指一個將模擬信號轉變為數字信號的電子元件。 通常的模數轉換器是將一個輸入電壓信號轉換為一個輸出的數字信號。由于數字信號本身不具有實際意義，僅僅表示一個相對大小。故任何一個模數轉換器都需要一個參考模擬量作為轉換的標準，比較常見的參考標準為最大的可轉換信號大小。而輸出的數字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小。 模數轉換器最重要的參數是轉換的精度，通常用輸出的數字信號的位數的多少表示。轉換器能夠準確輸出的數字信號的位數越多，表示轉換器能夠分辨輸入信號的能力越強，轉換器的性能也就越好。
d/a轉換器的基本工作原理
d/a轉換器是計算機或其它數字系統與模擬量控制對象之間聯系的橋梁，它的任務是將離散的數字信號轉換為連續變化的模擬信號。在工業控制領域中，d/a轉換器是不可缺少的重要組成部分。
以下以一個四位的d/a轉換器說明d/a轉換器的工作原理： 當d3=1 i3=vd/2r=vref/（1×2r） 當d3=0 i3=0 當d2=1 i2=vd/2r=vref/（2×2r） 當d2=0 i2=0 當d1=1 i1=vd/2r=vref/（4×2r） 當d1=1 i1=0 當d0=1 i0=vd/2r=vref/（8×2r） 當d0=1 i0=0 vout=－iout1×rf 由此可見：隨著d3-d0的取值（0、1）的不同在運放輸出端可以得到不同的電壓量。如果用數字量來控制電子開關的通斷（1表示接通，0表示斷開） 例如：d3d2d1d0 vout 0000 0v 0001 1/24vref*rf/r 0010 2/24 vref*rf/r 0011 3/24 vref*rf/r 15/24 vref*rf/r 可見：在輸出端可得到與輸入數字量成正比的模擬電壓量。
ad轉換器的指標
ad轉換器的主要指標如下。 （1）分辨率（resolution）。指數字量變化一個最小量時模擬信號的變化量，定義為滿刻度與2n的比值。分辨率又稱精度，通常以數字信號的位數來表示。 （2）轉換速率（conversion rate）。是指完成一次從模擬轉換到數字的ad轉換所需的時間的倒數。積分型ad的轉換時間是毫秒級屬低速ad，逐次比較型ad是微秒級屬中速ad，全并行/串并行型ad可達到納秒級。采樣時間則是另外一個概念，是指兩次轉換的間隔。為了保證轉換的正確完成，采樣速率（sample rate）必須小于或等于轉換速率。因此習慣上將轉換速率在數值上等同于采樣速率也是可以接受的。常用單位是ksps和msps，表示每秒采樣千/百萬次（kilo / million samples per second）。 （3）量化誤差（quantizing error）。由于ad的有限分辨率而引起的誤差，即有限分辨率ad的階梯狀轉移特性曲線與無限分辨率ad（理想ad）的轉移特性曲線（直線）之間的最大偏差。通常是1個或半個最小數字量的模擬變化量，表示為1lsb、1/2lsb。 （4）偏移誤差（offset error）。輸入信號為雷時輸出信號不為零的值，可外接電位器調至最小。 （5）滿刻度誤差（full scale error）。滿刻度輸出時對應的輸入信號與理想輸入信號值之差。 （6）線性度（lineafity）。實際轉換器的轉移函數與理想直線的最大偏移，不包括以上3種誤差。 ad的其他指標還有絕對精度（absolute accuracy）、相對精度（relative accuracy）、微分非線性、單調性和無錯碼、總諧波失真（thd，total harmonic distotortion）和積分非線性等。 對于ad轉換器，選取的標準主要決定于采樣頻率和位數，以及價格、供貨周期、應用情況等其他因數。生產高速ad的主要廠家有ad公司、maxim公司以及ti公司（也就是bb公司）。這三家公司在高速ad上的產品種類不是很多，根據對各種ad芯片的查閱，選擇ti公司的ad轉換芯片ads5422。 ads5422是14bit的最高采樣頻率可達62msps的高速ad轉換芯片，采用單－ 5v電源供電，在采樣頻率為10m時其最大動態范圍為82db，最高信噪比達到72db，其數字量輸出可以直接和5v或者3．3v的cmos芯片連接，模擬量輸入的峰峰值為4v，可以直接輸人0．5～4．5v的模擬量，封裝形式為64腳的扁平四方封裝，目前ti的官方報價為29美元/片（一次購買千片以上的單價）。國內也有該芯片出售，國內價格在300元左右。 14bit的ad轉換適應信號的范圍為10lg（214）db=42db，基本上可以適應各種應用場合。ads5422的采樣頻率的大小由其輸人時鐘決定，輸入時鐘的范圍可以在16ns～1μs，輸人時鐘為16ns時對應采樣頻率為62mhz，ad可以接受3v或者5v的ttl或者cm0s電平。dsp可以提供該時鐘信號，并且可以軟件設置輸人時鐘的各種特征量，包括時鐘頻率、高電平寬度等，基本上可以滿足ad5422對時鐘信號的要求。這里確定ad的實際采樣頻率為60mhz。這樣，一秒鐘內采樣的數據量為50m個，由于dsp系統無法及時處理這些數據，在數據處理之前，必須將這些數據保存起來，使用Πfo保存1m個數據，也就是20ms內的采樣數據，1m個數據采集結束開始信號處理。由于高速ad采樣導致信號不穩定，甚至出現錯誤。將設計多層板，加強布線的合理性，從電路板上盡可能去除干擾；其次提高算法的效率，節省計算時間。 和ads5422功能接近的其他型號的ad還有ad公司的ad9244。和ads5422相比，兩者數據位數都是14bit，在信噪比上兩者相近，時鐘輸入和操作方法相近，電源都是5v，輸出數字信號都可以和3．3v的芯片兼容；其主要優點是功耗是ads5422的一半，500mw；其主要缺點是輸人模擬電壓峰峰值為ads5422的一半，只有2v。 ad公司其他的高速ad芯片還有ad6644，為其早期產品，操作方法和ads5422、ad9244不一樣，ad6644功耗達到1．3w。和ad9244相比，沒有什么優點，ad9244是其替代產品。 高速ad的另外一個廠家maxim公司也有一批高速ad產品，但采樣頻率在40mhz以上沒有14bit數據的ad，其產品優勢主要集中在中速ad上。
AD轉換器接口的設計方法
1、數據端口的設計 由于輸出端口為輸出口，所以在數據端口的設計時要遵守輸出要鎖存的設計原則，但對于d/a轉換器內部具有鎖存器時，可以直接與數據總線相連。
數據端口的設計應考慮d/a 轉換器的內部結構和分辨率，目前常見的d/a轉換器有：8位，10位、12 位，16位，當分辨率大于總線寬度時，需要增加外部數據鎖存器，確保數據的同步。 mov ax，n out port1，al out port2，ah out port3，al 2、輸出周期設定 可用軟件定時或硬件定時中斷的方法實現輸出周期的控制。
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