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優(yōu)勢供應(yīng)motrona信號轉(zhuǎn)換模塊GV210

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江蘇邱成機(jī)電有限公司

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模數(shù)轉(zhuǎn)換器是一種能將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的電子元件。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)過程是在轉(zhuǎn)化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。
模數(shù)轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過采樣、保持和量化、編碼這幾個(gè)步驟。在實(shí)際電路中，有些過程是合并進(jìn)行的，如采樣和保持，量化和編碼在轉(zhuǎn)換過程中是同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器
數(shù)模轉(zhuǎn)換器是一種能夠把連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的數(shù)字信號的器件。經(jīng)數(shù)字系統(tǒng)處理后的數(shù)字量，有時(shí)又要求再轉(zhuǎn)換成模擬量以便實(shí)際使用，這種轉(zhuǎn)換稱為“數(shù)模轉(zhuǎn)換”。
DAC主要由數(shù)字寄存器、模擬電子開關(guān)、位權(quán)網(wǎng)絡(luò)、求和運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)電壓源（或恒流源）組成。用存于數(shù)字寄存器的數(shù)字量的各位數(shù)碼，分別控制對應(yīng)位的模擬電子開關(guān)，使數(shù)碼為1 的位在位權(quán)網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生和其位權(quán)成正比的電流值，再由運(yùn)算放大器對各電流值求和，并轉(zhuǎn)換成電壓值。
用電阻設(shè)定增益的單端至差分轉(zhuǎn)換器
很多應(yīng)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(qū)動調(diào)制解調(diào)器ADC、通過雙絞線電纜傳輸信號，以及高保真音頻信號的調(diào)整等。這就要求有一種可以將單端信號轉(zhuǎn)換為差分信號的電路，即單端-差分轉(zhuǎn)換器 [1]  。
對很多應(yīng)用而言，AD8476內(nèi)置的小功率全差分精密放大器就足夠完成單端-差分的轉(zhuǎn)換功能。但對于需要更高性能的應(yīng)用，可以將一只OP1177精密運(yùn)放與AD8476相級聯(lián)，如圖1所示。這種單端-差分轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)R F與R G的比值，就可以設(shè)定這個(gè)單端-差分轉(zhuǎn)換器。
圖1中電路是一種雙放大器反饋結(jié)構(gòu)，其中運(yùn)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(zhuǎn)換功能。這個(gè)反饋結(jié)構(gòu)抑制了AD8476的誤差，包括噪聲、失真、偏移、漂移，它用運(yùn)放的大開環(huán)增益替代了AD8476內(nèi)部的運(yùn)放反饋回路

。本質(zhì)上，這個(gè)結(jié)構(gòu)是采用運(yùn)放針對輸入端的開環(huán)增益，衰減了AD8476的誤差。
圖中的外接電阻R F和R G設(shè)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(jī)攝下的圖像、錄音機(jī)錄下的聲音、車間控制室所記錄的壓力、流速、轉(zhuǎn)速、濕度等等都是模擬信號。數(shù)字信號是在模擬信號的基礎(chǔ)上經(jīng)過采樣、量化和編碼而形成的。具體地說，采樣就是把輸入的模擬信號按適當(dāng)?shù)臅r(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)碼制來表示，編碼則是把量化生成的二進(jìn)制數(shù)排列在一起形成順序脈沖序列。
模擬信號傳輸過程中，先把信息信號轉(zhuǎn)換成幾乎“一模一樣”的波動電信號(因此叫“模擬”)，再通過有線或無線的方式傳輸出去，電信號被接收下來后，通過接收設(shè)備還原成信息信號。
近百年以來，無論是有線相連的電話，還是無線發(fā)送的廣播電視，很長的時(shí)間內(nèi)都是用模擬信號來傳遞信號的。照說模擬信號同原來的信號在波形上幾乎“一模一樣”，似乎應(yīng)該達(dá)到很好的傳播效果，然而事實(shí)恰恰相反，過去我們打電話時(shí)常常遇到聽不清、雜音大的現(xiàn)象;廣播電臺播出的交響樂，聽起來同在現(xiàn)場聽樂隊(duì)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?yàn)樾盘栐趥鬏斶^程中要經(jīng)過許多的處理和轉(zhuǎn)送，這些設(shè)備難免要產(chǎn)生一些噪音和干擾;此外，如果是有線傳輸，線路附近的電氣設(shè)備也要產(chǎn)生電磁干擾;如果是無線傳送，則更加“開放”，空中的各種干擾根本無法抗拒。這些干擾很容易引起信號失真，也會帶來一些噪聲。這些失真和附加的噪聲，還會隨著傳送的距離的增加而積累起來，嚴(yán)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抗干擾，如提高信息處理設(shè)備的質(zhì)量，盡量減少它產(chǎn)生噪音;又如給傳輸線加上屏蔽;再如采用調(diào)頻載波來代替調(diào)幅載波等。但是，這些辦法都不能從根本上解決干擾的問題。另一種辦法是設(shè)法除去信號中的噪聲，把失真的信號恢復(fù)過來，但是，對于模擬信號來說，由于無法從已失真的信號較準(zhǔn)確地推知出原來不失真的信號，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(shù)字信號相對的連續(xù)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(shù)字信號是人為的抽象出來的在幅度取值上不連續(xù)的信號。電學(xué)上的模擬信號主要是指幅度和相位都連續(xù)的電信號，此信號可以被模擬電路進(jìn)行各種運(yùn)算，如放大，相加，相乘等。
模擬信號數(shù)字化編輯 語音
模擬信號
模擬信號
模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號需要經(jīng)過信號的采樣、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(xù)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，但采樣頻率過高則對實(shí)際電路的要求就更高，也會給帶來大量的計(jì)算與存儲。采樣頻率過低會導(dǎo)致信息丟失，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致信息失真，無法使用。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(xù)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(zhuǎn)化為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最小單位的整數(shù)倍，這個(gè)最小單位也被稱為模數(shù)轉(zhuǎn)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(shù)，量化位數(shù)越多，量化誤差就越小，量化得到的結(jié)果就越好。在實(shí)際的量化過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(shù)模轉(zhuǎn)換時(shí)又會再現(xiàn)，通常稱這種誤差為量化噪聲。通常可以通過增加量化位數(shù)來降低這種量化誤差，但當(dāng)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(zhuǎn)換為數(shù)字信號的最后環(huán)節(jié)，常見的采用并行比較型路和逐次逼近型電路實(shí)現(xiàn)，通過借助一定的電路，可以將量化后的離散信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號。 [1] 
信號優(yōu)點(diǎn)編輯 語音
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，它具有無窮大的分辨率。與數(shù)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(dāng)達(dá)到相同的效果，模擬信號處理比數(shù)字信號處理更簡單。模擬信號的處理可以直接通過模擬電路組件（例如運(yùn)算放大器等）實(shí)現(xiàn)，而數(shù)字信號處理往往涉及復(fù)雜的算法，甚至需要專門的數(shù)字信號處理器。
信號缺點(diǎn)編輯 語音
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(jī)變化值）的影響。信號被多次復(fù)制，或進(jìn)行長距離傳輸之后，這些隨機(jī)噪聲的影響可能會變得十分顯著。在電學(xué)里，使用接地屏蔽（shield）、線路良好接觸、使用同軸電纜或雙絞線，可以在一定程度上緩解這些負(fù)面效應(yīng)。
噪聲效應(yīng)會使信號產(chǎn)生有損。有損后的模擬信號幾乎不可能再次被還原，因?yàn)閷λ栊盘柕姆糯髸瑫r(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，可以通過引入電子濾波器，過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窮分辨率，但并不一定比數(shù)字信號更加精確。
盡管數(shù)字信號處理算法相對復(fù)雜，但是現(xiàn)有的數(shù)字信號處理器可以快速地完成這一任務(wù)。另外，計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)的逐漸普及，使得數(shù)字信號的傳播、處理都變得更加方便。諸如照相機(jī)等設(shè)備都逐漸實(shí)現(xiàn)數(shù)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，最后都會通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以方便計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，或通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸。