模拟量输入输出通道及其外部电路连接.PDF

第三章模拟量输入输出通道 及其外部电路连接 第一节 A/D,D/A数学基础 第二节 A/D,D/A转换原理 第三节 常用A/D,D/A通道 概述 计算机系统是一个数字系统、离散系统，而我们 生活的外部世界是一个模拟系统。为使计算机系统能 够了解外部世界，对外部事物进行处理，就必须有一 个将模拟量转换为数字量，将数字量转换为模拟量的 接口，这就是常说的 A/D和 D/A。 虽然模拟量是无限可分的、连续的，数字量是离 散的，数字量永远也不能精确地描述模拟量，但由于 我们对客观世界的了解、描述并不总需要极高的精 度，所以选择适当精度的数字量来描述模拟量是完全 够用的。 ADC和DAC是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也 可称之为两者之间的接口。 第一节 A/D,D/A的数学基础 什么是A/D,D/A? 数字信号 模拟信号 5.6V 把一个模拟信号转换为n位二进制数据就是A/D 把n位二进制数据转换为一个模拟信号就是D/A 第一节 A/D,D/A的数学基础 位数BIT 一个模拟量信号用几位数字信号来表示. 4位 8位 12位 16位? 5.6V 010011101110 0100111011101110 位数越高A/D 的相对误差就越小。分辨率就越高。 第一节 A/D，D/A的数学基础 A/D转换的精度与转换器的二进制位数有关 例: 8位0-5V的A/D转换器，分辨率为5V/255字 =19.6mV/字，相对误差是1/255=0.39%; 12位0-5V的A/D转换器，分辨率是5V/4095字 =1.2mV/字，相对误差是1/4095=0.024% 转换器位数越高，相对误差就越小，转换精度 也就越高。通常8位ADC用于对精度要求不高的 场合，大多数应用场合使用12位ADC。 第一节 A/D D/A的数学基础 最低有效位(LSB) 表示： 组成满量程输入范围的最小单位 。 计算机能分辨的最小的单位。 第一节 A/D,D/A的数学基础 E工程量, D工程量对应的数字量, 标度变换 max量程上限, min量程下限 采样信号与工程单位值之间的转换满足线性 关系时，采用线性标度变换公式： ( E x − E m in ) D x − D m in ( E m a x − E m in ) D m a x − D m in 好记 好用 D − D E x E m in =+ ( E m a x − E m in ) x m in D − D m a x m in ⎛ E − E ⎞ ⎛ E − E ⎞ E E =− m a x m in D + m a x m in D x ⎜ m in