單片機原理第11章ADDA

單片機原理第11章ADDA本章講解ADDA的工作原理、ADC和DAC的特點、應(yīng)用和發(fā)展趨勢，幫助您理解數(shù)字信號與模擬信號轉(zhuǎn)換的基本原理和技術(shù)手段。ADDA定義和用途1什么是ADDA全稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器/數(shù)模轉(zhuǎn)換器，是數(shù)字信號與模擬信號轉(zhuǎn)換的重要設(shè)備。2ADDA的用途廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中，如溫度、濕度、光強、電壓等模擬量采集及以數(shù)字信號為控制手段的各種工程和系統(tǒng)。ADDA的工作原理1AD轉(zhuǎn)換過程從模擬信號輸入端到數(shù)字信號輸出端的轉(zhuǎn)換過程包括采樣、量化和編碼。2DA轉(zhuǎn)換過程DAC將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號輸出，包括數(shù)字信號輸入、加工編碼和模擬信號輸出。3轉(zhuǎn)換過程參數(shù)涉及到信號的采樣頻率、分辨率、采樣時刻、輸出電流和輸出電壓等多個參數(shù)。ADC的基本結(jié)構(gòu)和輸出編碼方式ADC結(jié)構(gòu)由采樣保持電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)輸出電路組成。輸出編碼方式二進制編碼、格雷碼、字碼、二進制補碼和二進制反碼。ADC的失調(diào)誤差及校正方法失調(diào)誤差產(chǎn)生原因包括溫度、電源不穩(wěn)定、制造工藝偏差、器件差異區(qū)別及采樣保持電路設(shè)計等因素。解決方法采取電源穩(wěn)壓、校正電路、熱電偶補償、采樣保持電路改進等綜合方法。比較串行和并行ADC的特點1串行ADC單端輸入，成本低，適用于低速、低分辨率的采集系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)。2并行ADC同時一次采集多個信號，分辨率高，精度好，適用于高速高精度的數(shù)據(jù)采集。3選擇建議根據(jù)具體采集系統(tǒng)的需求選擇合適的ADC結(jié)構(gòu)，平衡成本與性能優(yōu)化。ADC的采樣保持電路采樣保持電路保證模擬信號在采樣轉(zhuǎn)換過程中的穩(wěn)定性和連續(xù)性。保持電路反饋設(shè)計采用場效應(yīng)晶體管的反饋增益放大器保證信號傳輸質(zhì)量和低噪聲干擾。ADC的應(yīng)用場景測速儀表采集車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、溫度等模擬量測量值。電子秤采集稱量重量和檢測稱量誤差的模擬量信號。音頻轉(zhuǎn)換將模擬音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進行處理、存儲和傳輸。DAC的工作原理和輸入碼編碼方式DAC結(jié)構(gòu)和算法由個數(shù)不等的R型電阻以及開關(guān)管或開關(guān)二極管等構(gòu)成，獲得理論最高分辨率的加權(quán)二進制算法。輸入碼的編碼方式二進制不加權(quán)編碼、二進制加權(quán)編碼、校正編碼和R碼編碼。DAC的失調(diào)誤差及校正方法1失調(diào)誤差產(chǎn)生原因包括偏置電壓、精度電阻套用偏差、計數(shù)誤差和傳輸質(zhì)量等因素。2解決方法采取后續(xù)校準(zhǔn)、解碼器增益、比較器和雙電源電路等綜合方式。DAC的應(yīng)用場景和動態(tài)性能指標(biāo)溫度控制系統(tǒng)控制室內(nèi)溫度、加熱器功率等模擬量電學(xué)參數(shù)。音頻處理控制音量、音色、混響等模擬品質(zhì)參數(shù)，實現(xiàn)音頻教育、錄制、播放。DAC動態(tài)性能主要有衡量精度誤差、信噪比、噪聲功率譜密度和失真等指標(biāo)。ADC/DAC的應(yīng)用聯(lián)合設(shè)計和開發(fā)工具聯(lián)合設(shè)計優(yōu)勢減少因設(shè)計誤差產(chǎn)生的位移誤差影響；減少模擬脈沖噪聲、漂移、交叉調(diào)制、差分模式等影響；節(jié)約生產(chǎn)成本和產(chǎn)品投入時間。開發(fā)工具和軟件CodeComposerStudio；KeilC51；IAREW8051；ESDAccutechLaserAnalyzer等。ADDA在嵌入式系統(tǒng)中的作用和未來發(fā)展趨勢作