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優(yōu)勢供應motrona信號轉換模塊GV210

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江蘇邱成機電有限公司

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模數轉換器是一種能將模擬信號轉變?yōu)閿底中盘柕碾娮釉?。通常是將信號采樣并保持以后，再進(jìn)行量化和編碼，這兩個(gè)過(guò)程是在轉化的同時(shí)實(shí)現的。
模數轉換一般要經(jīng)過(guò)采樣、保持和量化、編碼這幾個(gè)步驟。在實(shí)際電路中，有些過(guò)程是合并進(jìn)行的，如采樣和保持，量化和編碼在轉換過(guò)程中是同時(shí)實(shí)現的。
數模轉換器
數模轉換器是一種能夠把連續的模擬信號轉變?yōu)殡x散的數字信號的器件。經(jīng)數字系統處理后的數字量，有時(shí)又要求再轉換成模擬量以便實(shí)際使用，這種轉換稱(chēng)為“數模轉換”。
DAC主要由數字寄存器、模擬電子開(kāi)關(guān)、位權網(wǎng)絡(luò )、求和運算放大器和基準電壓源（或恒流源）組成。用存于數字寄存器的數字量的各位數碼，分別控制對應位的模擬電子開(kāi)關(guān)，使數碼為1 的位在位權網(wǎng)絡(luò )上產(chǎn)生和其位權成正比的電流值，再由運算放大器對各電流值求和，并轉換成電壓值。
用電阻設定增益的單端至差分轉換器
很多應用都需要差分信號，以獲得較高的信噪比，提高對共模噪聲的抑制能力，并獲得較低的二次諧波失真，例如驅動(dòng)調制解調器ADC、通過(guò)雙絞線(xiàn)電纜傳輸信號，以及高保真音頻信號的調整等。這就要求有一種可以將單端信號轉換為差分信號的電路，即單端-差分轉換器 [1]  。
對很多應用而言，AD8476內置的小功率全差分精密放大器就足夠完成單端-差分的轉換功能。但對于需要更高性能的應用，可以將一只OP1177精密運放與AD8476相級聯(lián)，如圖1所示。這種單端-差分轉換器有高的輸入阻抗、()2nA輸入偏移電流及相對輸入端的()60μV偏移電壓和()0.7μV/℃電壓偏移。
 調節R F與R G的比值，就可以設定這個(gè)單端-差分轉換器。
圖1中電路是一種雙放大器反饋結構，其中運放決定了電路的精度以及噪聲性能，而差分放大器則扮演了單端-差分轉換功能。這個(gè)反饋結構抑制了AD8476的誤差，包括噪聲、失真、偏移、漂移，它用運放的大開(kāi)環(huán)增益替代了AD8476內部的運放反饋回路

。本質(zhì)上，這個(gè)結構是采用運放針對輸入端的開(kāi)環(huán)增益，衰減了AD8476的誤差。
圖中的外接電阻R F和R G設定單端-差分放大器的增益，即
實(shí)際生產(chǎn)生活中的各種物理量，如攝相機攝下的圖像、錄音機錄下的聲音、車(chē)間控制室所記錄的壓力、流速、轉速、濕度等等都是模擬信號。數字信號是在模擬信號的基礎上經(jīng)過(guò)采樣、量化和編碼而形成的。具體地說(shuō)，采樣就是把輸入的模擬信號按適當的時(shí)間間隔得到各個(gè)時(shí)刻的樣本值.量化是把經(jīng)采樣測得的各個(gè)時(shí)刻的值用二進(jìn)碼制來(lái)表示，編碼則是把量化生成的二進(jìn)制數排列在一起形成順序脈沖序列。
模擬信號傳輸過(guò)程中，先把信息信號轉換成幾乎“一模一樣”的波動(dòng)電信號(因此叫“模擬”)，再通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)的方式傳輸出去，電信號被接收下來(lái)后，通過(guò)接收設備還原成信息信號。
近百年以來(lái)，無(wú)論是有線(xiàn)相連的電話(huà)，還是無(wú)線(xiàn)發(fā)送的廣播電視，很長(cháng)的時(shí)間內都是用模擬信號來(lái)傳遞信號的。照說(shuō)模擬信號同原來(lái)的信號在波形上幾乎“一模一樣”，似乎應該達到很好的傳播效果，然而事實(shí)恰恰相反，過(guò)去我們打電話(huà)時(shí)常常遇到聽(tīng)不清、雜音大的現象;廣播電臺播出的交響樂(lè )，聽(tīng)起來(lái)同在現場(chǎng)聽(tīng)樂(lè )隊演奏相比總有較大的欠缺;電視圖像上也時(shí)有雪花點(diǎn)閃爍。這是因為信號在傳輸過(guò)程中要經(jīng)過(guò)許多的處理和轉送，這些設備難免要產(chǎn)生一些噪音和干擾;此外，如果是有線(xiàn)傳輸，線(xiàn)路附近的電氣設備也要產(chǎn)生電磁干擾;如果是無(wú)線(xiàn)傳送，則更加“開(kāi)放”，空中的各種干擾根本無(wú)法抗拒。這些干擾很容易引起信號失真，也會(huì )帶來(lái)一些噪聲。這些失真和附加的噪聲，還會(huì )隨著(zhù)傳送的距離的增加而積累起來(lái)，嚴重影響通訊質(zhì)量。對此，人們想了許多辦法。一種是采取各種措施來(lái)抗干擾，如提高信息處理設備的質(zhì)量，盡量減少它產(chǎn)生噪音;又如給傳輸線(xiàn)加上屏蔽;再如采用調頻載波來(lái)代替調幅載波等。但是，這些辦法都不能從根本上解決干擾的問(wèn)題。另一種辦法是設法除去信號中的噪聲，把失真的信號恢復過(guò)來(lái)，但是，對于模擬信號來(lái)說(shuō)，由于無(wú)法從已失真的信號較準確地推知出原來(lái)不失真的信號，因此這種辦法很難有效，有的甚至越弄越糟。
模擬信號主要是與離散的數字信號相對的連續的信號，模擬信號分布于自然界的各個(gè)角落，如氣溫的變化，而數字信號是人為的抽象出來(lái)的在幅度取值上不連續的信號。電學(xué)上的模擬信號主要是指幅度和相位都連續的電信號，此信號可以被模擬電路進(jìn)行各種運算，如放大，相加，相乘等。
模擬信號數字化編輯 語(yǔ)音
模擬信號
模擬信號
模擬信號轉換為數字信號需要經(jīng)過(guò)信號的采樣、信號的保持、信號的量化與信號的編碼四個(gè)基本步驟。
采樣是對連續信號在時(shí)間上進(jìn)行

離散，即按照特定的時(shí)間間隔在原始的模擬信號上逐點(diǎn)采集瞬時(shí)值。從效果來(lái)看，采樣頻率越高，所得的離散信號就越接近原始的模擬信號，但采樣頻率過(guò)高則對實(shí)際電路的要求就更高，也會(huì )給帶來(lái)大量的計算與存儲。采樣頻率過(guò)低會(huì )導致信息丟失，嚴重時(shí)導致信息失真，無(wú)法使用。采取其瞬時(shí)值后要在原位置保持一段時(shí)間，這樣形成的鋸齒型波信號提供給后續信號量化。
對采集得到的離散信號進(jìn)行量化是將特定幅度的信號轉化為模數轉換器的最小單位的整數倍，這個(gè)最小單位也被稱(chēng)為模數轉換器的量化單位。每個(gè)采樣值代表一次采樣所獲得模擬信號的瞬時(shí)幅度。通常量化單位都是2的倍數，量化位數越多，量化誤差就越小，量化得到的結果就越好。在實(shí)際的量化過(guò)程由于需要近似處理，因此一定存在量化誤差，這種誤差在最后數模轉換時(shí)又會(huì )再現，通常稱(chēng)這種誤差為量化噪聲。通?？梢酝ㄟ^(guò)增加量化位數來(lái)降低這種量化誤差，但當信號幅度降低到一定值后，量化噪聲與原始模擬信號之間的相關(guān)性就更加明顯。
對量化后的離散信號進(jìn)行編碼是模擬信號轉換為數字信號的最后環(huán)節，常見(jiàn)的采用并行比較型路和逐次逼近型電路實(shí)現，通過(guò)借助一定的電路，可以將量化后的離散信號轉換為對應的數字信號。 [1] 
信號優(yōu)點(diǎn)編輯 語(yǔ)音
模擬信號的主要優(yōu)點(diǎn)是其精確的分辨率，在理想情況下，它具有無(wú)窮大的分辨率。與數字信號相比，模擬信號的信息密度更高。由于不存在量化誤差，它可以對自然界物理量的真實(shí)值進(jìn)行盡可能逼近的描述。
模擬信號的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，當達到相同的效果，模擬信號處理比數字信號處理更簡(jiǎn)單。模擬信號的處理可以直接通過(guò)模擬電路組件（例如運算放大器等）實(shí)現，而數字信號處理往往涉及復雜的算法，甚至需要專(zhuān)門(mén)的數字信號處理器。
信號缺點(diǎn)編輯 語(yǔ)音
模擬信號的主要缺點(diǎn)是它總是受到雜訊（信號中不希望得到的隨機變化值）的影響。信號被多次復制，或進(jìn)行長(cháng)距離傳輸之后，這些隨機噪聲的影響可能會(huì )變得十分顯著(zhù)。在電學(xué)里，使用接地屏蔽（shield）、線(xiàn)路良好接觸、使用同軸電纜或雙絞線(xiàn)，可以在一定程度上緩解這些負面效應。
噪聲效應會(huì )使信號產(chǎn)生有損。有損后的模擬信號幾乎不可能再次被還原，因為對所需信號的放大會(huì )同時(shí)對噪聲信號進(jìn)行放大。如果噪聲頻率與所

需信號的頻率差距較大，可以通過(guò)引入電子濾波器，過(guò)濾掉特定頻率的噪聲，但是這一方案只能盡可能地降低噪聲的影響。因此，在噪聲在作用下，雖然模擬信號理論上具有無(wú)窮分辨率，但并不一定比數字信號更加精確。
盡管數字信號處理算法相對復雜，但是現有的數字信號處理器可以快速地完成這一任務(wù)。另外，計算機等系統的逐漸普及，使得數字信號的傳播、處理都變得更加方便。諸如照相機等設備都逐漸實(shí)現數字化，盡管它們最初必須以模擬信號的形式接收真實(shí)物理量的信息，最后都會(huì )通過(guò)模擬數字轉換器轉換為數字信號，以方便計算機進(jìn)行處理，或通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸。