從圖1可以看出模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器在信號處理系統(tǒng)中所處的位置。以視頻信號的處理流程為例進(jìn)行簡單的說明:1.通常傳感器會先感應(yīng),將自然的光影像轉(zhuǎn)化為模擬信號輸入。2.轉(zhuǎn)化得到的模擬信號會先進(jìn)行放大,為了避免信號的高頻干擾成份在模數(shù) 轉(zhuǎn)換后折射到低頻區(qū)域,模擬信號會先進(jìn)行抗混疊濾波(Antiabasing filter),再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。.濾波后的模擬視頻信號通過ADC變成數(shù)字視頻信號,數(shù)字視頻信號可通過數(shù)字信號處理電路進(jìn)行濾波/圖像處理/壓縮的動作。4.當(dāng)需要將該視頻信號輸出時,將數(shù)字電路處理過的視頻信號先經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為模擬信號,由于數(shù)模轉(zhuǎn)換器直接輸出的信號仍然帶有時鐘臺階(step),所以會再經(jīng)過光滑濾波器(smooth filter)后再輸出。數(shù)字信號先進(jìn)行解碼,即把數(shù)字碼轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電平,形成階梯狀信號,然后進(jìn)行低通濾波。上海質(zhì)量數(shù)模轉(zhuǎn)換器工廠直銷
實(shí)際上從數(shù)學(xué)關(guān)系來看,INL的微分結(jié)果即是DNL, DNL的積分結(jié)果即是INL 。5.單調(diào)性:單調(diào)性是指數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸入在逐漸增加時,輸出也是逐步增加的,若輸入增加,輸出卻減小,此時即呈現(xiàn)非單調(diào)性,如圖4左是單調(diào)性的,圖4右是非單調(diào)性的,此時DNL會小于-1LSB6.信噪比(SNR:即信號功率比上噪聲功率(dB),前面己經(jīng)證實(shí)過,理想N位數(shù)模轉(zhuǎn)換器SNRMax=6.02N+1.76 dB,實(shí)際SNR會小于理想值。7.信噪失真比(SNDR):即信號功率比上噪聲功率加諧波功率(dB ),噪聲包含量化噪聲和干擾噪聲等等,失真則是因數(shù)模轉(zhuǎn)換器的非線性輸出一輸入關(guān)系所引起的,在頻譜上出現(xiàn)信號諧波。上海質(zhì)量數(shù)模轉(zhuǎn)換器工廠直銷偏差值的大小一般用LSB的份數(shù)或用偏差值相對滿量程的百分?jǐn)?shù)來表示。
模擬信號在時域上是連續(xù)的,因此可以將它轉(zhuǎn)換為時間上連續(xù)的一系列數(shù)字信號。這樣就要求定義一個參數(shù)來表示新的數(shù)字信號采樣自模擬信號速率。這個速率稱為轉(zhuǎn)換器的采樣率(samplingrate)或采樣頻率(samplingfrequency) [2]??梢圆杉B續(xù)變化、帶寬受限的信號(即每隔一時間測量并存儲一個信號值),然后可以通過插值將轉(zhuǎn)換后的離散信號還原為原始信號。這一過程的精確度受量化誤差的限制。然而,*當(dāng)采樣率比信號頻率的兩倍還高的情況下才可能達(dá)到對原始信號的忠實(shí)還原,這一規(guī)律在采樣定理有所體現(xiàn) [2]。
將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電路,稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC,Analog to Digital Converter);將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器(簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC,Digital to Analog Converter);A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器已成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的接口電路。為確保系統(tǒng)處理結(jié)果的精確度,A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器必須具有足夠的轉(zhuǎn)換精度;如果要實(shí)現(xiàn)快速變化信號的實(shí)時控制與檢測,A/D與D/A轉(zhuǎn)換器還要求具有較高的轉(zhuǎn)換速度。轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度是衡量A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的重要技術(shù)指標(biāo)。 隨著集成技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)已研制和生產(chǎn)出許多單片的和混合集成型的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器,它們具有愈來愈先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo)。本章將介紹幾種常用A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其應(yīng)用。這樣就要求定義一個參數(shù)來表示新的數(shù)字信號采樣自模擬信號速率。
轉(zhuǎn)換精度1、分辨率A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率以輸出二進(jìn)制(或十進(jìn)制)數(shù)的位數(shù)來表示。它說明A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號的分辨能力。從理論上講,n位輸出的A/D轉(zhuǎn)換器能區(qū)分2n個不同等級的輸入模擬電壓,能區(qū)分輸入電壓的**小值為滿量程輸入的1/2n。在比較大輸入電壓一定時,輸出位數(shù)愈多,分辨率愈高。例如A/D轉(zhuǎn)換器輸出為8位二進(jìn)制數(shù),輸入信號比較大值為5V,那么這個轉(zhuǎn)換器應(yīng)能區(qū)分出輸入信號的**小電壓為19.53mV [6]。2、轉(zhuǎn)換誤差轉(zhuǎn)換誤差通常是以輸出誤差的比較大值形式給出。它表示A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別。常用比較低有效位的倍數(shù)表示。例如給出相對誤差不大于±LSB/2,這就表明實(shí)際輸出的數(shù)字量和理論上應(yīng)得到的輸出數(shù)字量之間的誤差小于比較低位的半個字 [6]。使得階梯狀信號中的各個電平變?yōu)槎M(jìn)制碼。楊浦區(qū)通用數(shù)模轉(zhuǎn)換器推薦貨源
并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?jǐn)?shù)定義為非線性誤差。上海質(zhì)量數(shù)模轉(zhuǎn)換器工廠直銷
這種轉(zhuǎn)換器的基本原理是把輸入的模擬信號按規(guī)定的時間間隔采樣,并與一系列標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號相比較,數(shù)字信號逐次收斂,直至兩種信號相等為止。然后顯示出**此信號的二進(jìn)制數(shù),模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器有很多種,如直接的、間接的、高速高精度的、超高速的等。每種又有許多形式。同模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器功能相反的稱為“數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器”,亦稱“譯碼器”,它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的模擬量的裝置,也有許多種和許多形式 [3]。模數(shù)轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過采樣、量化和編碼這幾個步驟 [4]。上海質(zhì)量數(shù)模轉(zhuǎn)換器工廠直銷
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