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)換的重要設備。2ADDA的用途廣泛應用于嵌入式系統(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的基本結構和輸出編碼方式ADC結構由采樣保持電路、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結構，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。保持電路反饋設計采用場效應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結構和算法由個數(shù)不等的R型電阻以及開關管或開關二極管等構成，獲得理論最高分辨率的加權二進制算法。輸入碼的編碼方式二進制不加權編碼、二進制加權編碼、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、解碼器增益、比較器和雙電源電路等綜合方式。DAC的應用場景和動態(tài)性能指標溫度控制系統(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。ADC/DAC的應用聯(lián)合設計和開發(fā)工具聯(lián)合設計優(yōu)勢減少因設計誤差產(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