ADC及DAC工作過程分析

ADC及DAC的工作過程剖析ADC及DAC的工作過程剖析ADC及DAC的工作過程剖析ADC、DAC變換器的工作過程剖析在含有模擬信號辦理與數(shù)字信號辦理的系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)中，會波及到模擬信號與數(shù)字信號處理的問題，在模擬信號與數(shù)字信號辦理電路中，模擬信號辦理局部與數(shù)字信號辦理局部是不能直接相接、相連的，必要經(jīng)過接口將此變換為相應(yīng)的信號，注入在數(shù)字電路或模擬電路中，能實現(xiàn)該接口的功能，稱之為ADC〔模擬—數(shù)字信號變換器〕、DAC〔數(shù)字—模擬信號變換器〕；下邊將此作一個簡單的介紹。以下：1、DAC變換的工作過程剖析。在這里，簡單的對T型電阻網(wǎng)絡(luò)，DAC變換原理，作一個簡單的過程剖析；電路以以下圖所示：〔圖1〕T型電阻網(wǎng)絡(luò)模型，DAC變換器電原理圖。1〕何謂DAC？DAC指的是digitalsignalsanalogsignalsconversion的英文縮寫，意為數(shù)字信號—模擬信號變換器?！?〕DAC的作用、功能？DAC的作用是，將數(shù)字信號變換為與之相對應(yīng)電平〔幅值〕的模擬信號，送往模擬信號辦理電路中辦理；進而，實現(xiàn)數(shù)字信號變換為模擬信號的接口功能?！?〕實現(xiàn)DAC的方法有哪些？T型電阻網(wǎng)絡(luò)方式；②倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)方式；③譯碼器、芯片變換方式等。4〕DAC的工作過程剖析。從上圖圖1電路中，能夠看出，T型電路網(wǎng)絡(luò)是由T型電阻網(wǎng)絡(luò)與反相運算器等組成；其d0~d3為數(shù)字信號注入端，S0~S3為數(shù)字變換開關(guān)；Ur為基準電壓；剖析過程以下。di=0〔0、1、2、3〕時，那么S0~S3所有接GND，為地電位0V，這時，輸出電壓uo=0V。di=1〔0、1、2、3〕時，那么S0=1〔Ur〕，S1~S3接GND，其等效電路以下：但是，依據(jù)戴維南定理，從左至右虛線處等效，可得出等效電路，下所示：

如由上圖可知，可得出輸出電壓為uo0：因為di=0001時，即d0=1，而d3=d3=d1=0，因此上式又可寫為：同理，當(dāng)di=0010時，即d0d1d2d3=0010時，那么輸出電壓uo1為：di=0100時，即d0d1d2d3=0100時，那么輸出電壓uo2為：di=1000時，即d0d1d2d3=1000時，那么輸出電壓uo3為：再而后，運用疊加原理，將4個電壓重量相疊加，即獲得T型電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓uo總：當(dāng)Rf=3R時，那么上式，又可化簡成：在括號中的是4位2進制數(shù)按權(quán)的睜開式，因而可知，輸入數(shù)字電平被變換為模擬信號電壓；并且輸出的模擬電壓與輸入的數(shù)字量成正比；當(dāng)d0d1d2d3=0000時，輸出uo=0V；當(dāng)d0d1d2d3=0001時，uo=-1/16*Ur、、、、；當(dāng)d0d1d2d3=1111時，輸uo=-15/16*Ur。假如，輸入為N位2進制數(shù)，那么：2、ADC變換的工作過程剖析。在這里，簡單的對逐次迫近式模數(shù)變換方式的AD變換過程，作初步的工作過程剖析；以以下圖所示：〔圖2〕逐次迫近式電路模型框圖1〕何謂ADC？ADC指的是analogsignalsdigitalsignalsconversion的英文縮寫，意為模擬信號—數(shù)字信號變換器?！?〕ADC的作用、功能是什么？ADC的作用是，將模擬信號變換為與之相對應(yīng)邏輯電平的數(shù)字信號，送往數(shù)字信號辦理電路中辦理；進而，實現(xiàn)模擬信號變換為數(shù)字信號的功能。3〕實現(xiàn)ADC的方式有哪些？逐次迫近式ADC變換方式②積分式ADC變換方式③ADC變換芯片、模塊方式等4〕逐次迫近式的工作過程剖析。在次序脈沖發(fā)生器中輸出脈沖節(jié)拍信號，送往逐次迫近寄存器，逐次迫近寄存器將最高位至1、其余至0，即10000000〔例：8位寄存器〕，經(jīng)DAC變換后，輸出模擬電壓；而后，與輸入模擬電壓比較，假定ui<uo，說明變換后模擬電壓過大了，故應(yīng)將至高位1去除，即電壓比較器輸出高電平；假定ui>uo，那么說明變換后的模擬電壓不夠大，應(yīng)將至高位1保留，即電壓比較器輸出高電平0；返回給逐次迫近寄存器保留。這時次序脈沖信號發(fā)生器發(fā)出脈沖，逐次迫近式次高位為1，及所保留的至高位為1，送往DAC，變換后輸出更大的模擬電壓，與輸入電壓ui比較；這樣向來循環(huán)直至適合的邏輯電平序列。從圖2框圖可知，在逐次迫近寄存器輸出端，可獲得數(shù)字信號；該數(shù)字信號代表ui間接的經(jīng)過AD變換后所得出的數(shù)字信號，因該數(shù)字信號攜帶有輸入模擬信號的原始信息；故、此電路實現(xiàn)了將ui模擬電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字邏輯電平?！?〕逐次迫近式ADC變換器工作原理分析。以以下圖所示，4位逐次迫近式AD變換器，下邊對此進行分析?！矆D3〕4位逐次迫近式AD變換器設(shè)：，UR=8V；剖析過程以下：在變換開始前，先將4位JK觸發(fā)器清零、復(fù)位，將右移環(huán)形計數(shù)器Q1Q2Q3Q4Q5的原始狀態(tài)設(shè)置為00001。變換開始時，在C脈沖上漲沿的到來時，環(huán)形計數(shù)器右移一位，即Q1Q2Q3Q4Q5=10000，F(xiàn)A的Q端輸出1，F(xiàn)B、FC、FD的Q端均輸出0，即d1d2d3d4=1000送入4位DAC變換器變換，變換出uo模擬電壓為：這時，變換出的uo與ui比較，ui>uo，電壓比較器輸出ua=0；當(dāng)下一上漲沿到來時，環(huán)形計數(shù)器受C上漲沿節(jié)拍信號的控制下，又右移了一位，Q1Q2Q3Q4Q5=01000，這時，因ua=0，G1=0，Q1=0，F(xiàn)A觸發(fā)器保留、保持以前的狀態(tài)〔保留高電平1〕，而Q2=1，F(xiàn)B被至1，即FB輸出高電平1，此時，送入AD變換器的電平為1100，經(jīng)AD變換后，輸出更大的模擬電壓uo與輸入電壓ui比較，輸出電壓uo以下：從上式可知，這時，uo>ui，電壓比較器ua輸出1，即ua=1；當(dāng)下一上漲沿到來時，環(huán)形計數(shù)器又右移了一位，Q1Q2Q3Q4Q5=00100，因ua=1，Q2=0，G1=0，Q1=0，F(xiàn)A保持、保留高電平1，因Q2=0，G5=1，F(xiàn)B至0、復(fù)位、去除1；因Q3=1，G6=0，F(xiàn)C至1，這時，d1d2d3d4=1010送入DAC變換器變換，變換后輸出uo電壓以下：這時，uo>ui，電壓比較器A輸出高電平；等下一上漲沿到來時，環(huán)形計數(shù)器又右移了一位，即Q1Q2Q3Q4Q5=00010，這時，Q1、G1均為0，F(xiàn)A保留1；Q2=0，Q3=0，G5=0，F(xiàn)B保持上一狀態(tài)0；因Q1=0，Q3=0，Q4=1，G6=1，那么FC保持翻轉(zhuǎn)，變?yōu)?，去除1；因Q4=1，G7=0，F(xiàn)D翻轉(zhuǎn)，Q輸出1；這時d1d2d3d4=1001，送入D