模拟电信号_百度百科
特色百科用户权威合作手机百科 收藏 查看&模拟电信号本词条缺少概述、信息栏、名片图，补充相关内容使词条更完整，还能快速升级，赶紧来吧！ 模拟通信是一种以模拟信号传输信息的通信方式非电的信号如声光等输入到变换器如送话器光电管使其输出连续的电信号使电信号的频率或振幅等随输入的非电信号而变化普通电话所传输的信号为模拟信号电话通信是最常用的一种模拟通信模拟通信系统主要由用户设备终端设备和传输设备等部分组成其工作过程是在发送端先由用户设备将用户送出的非电信号转换成模拟电信号再经终端设备将它调制成适合信道传输的模拟电信号然后送往信道传输到了接收端经终端设备解调然后由用户设备将模拟电信号还原成非电信号送至用户　　模拟通信系统除了传递话音信息外还可以传输电报传真低速数据图像等非话信息　　与数字通信相比模拟通信系统设备简单占用频带窄但通信质量抗干扰能力和保密性能等不及数字通信从长远观点看模拟通信将逐步被数字通信所替代
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拟数据(Analog Data)是由传感器采集得到的连续变化的值，例如温度、压力，以及目前在电话、无线电和电视广播中的声音和图像。 数字数据(Digital Data)则是模拟数据经量化后得到的离散的值，例如在计算机中用二进制代码表示的字符、图形、音频与视频数据。目前，ASCII美国信息交换标准码(American Standard Code for Information Interchange)已为ISO国际标准化组织和CCITT国际电报电话咨询委员会所采纳，成为国际通用的信息交换标准代码，使用7位二进制数来表示一个英文字母、数字、标点或控制符号；图形、音频与视频数据则可分别采用多种编码格式。 模拟信号与数字信号 (1)模拟信号与数字信号 不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输：模拟数据一般采用模拟信号(Analog Signal)，例如用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波)，或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示；数字数据则采用数字信号(Digital Signal)，例如用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1，用恒定的负电压表示二进制数0)，或光脉冲来表示。 当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时，电磁波本身既是信号载体，同时作为传输介质；而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时，它一般通过传统的模拟信号传输线路(例如电话网、有线电视网)来传输。 当数字信号采用断续变化的电压或光脉冲来表示时，一般则需要用双绞线、电缆或光纤介质将通信双方连接起来，才能将信号从一个节点传到另一个节点。 (2)模拟信号与数字信号之间的相互转换 模拟信号和数字信号之间可以相互转换：模拟信号一般通过PCM脉码调制(Pulse Code Modulation)方法量化为数字信号，即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值，例如采用8位编码可将模拟信号量化为2^8=256个量级，实用中常采取24位或30位编码；数字信号一般通过对载波进行移相(Phase Shift)的方法转换为模拟信号。 计算机、计算机局域网与城域网中均使用二进制数字信号，目前在计算机广域网中实际传送的则既有二进制数字信号，也有由数字信号转换而得的模拟信号。但是更具应用发展前景的是数字信号。参考资料：
回答者： - 10-29 16:05
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写得真的很详细``呵呵 看了好多了``
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10-29 16:10
请各位遵纪守法并注意语言文明模数转换器_百度百科
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模数转换器即A/D转换器或简称ADC通常是指一个将转变为数字信号的电子元件通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号由于数字信号本身不具有实际意义仅仅表示一个相对大小故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小
模数转换器最重要的参数是转换的精度与转换速率通常用输出的的二进制位数的多少表示精度用每秒转换的次数来表示速率转换器能够准确输出的数字信号的位数越多表示转换器能够分辨输入信号的能力越强转换器的性能也就越好高精度高速度的在军事太空等尖端领域有着至关重要的地位模拟数字转换器的分辨率是指对于允许范围内 的模拟信号它能输出离散数字信号值的个数这些信号值通常用二进制数来存储因此分辨率经常用作为单位且这些离散值的个数是2的幂指数例如一个具有8位分辨率的模拟数字转换器可以将模拟信号编码成256个不同的离散值因为2^8= 256从0到255即无符号整数或从-128到127即带符号整数至于使用哪一种则取决于具体的应用
同时可以用电气性质来描述使用单位使得输出离散信号产生一个变化所需的最小输入电压的差值被称作最低有效位Least significant bit, LSB电压这样模拟数字转换器的分辨率Q等于LSB电压模拟数字转换器的电压分辨率等于它总的电压测量范围除以离散电压间隔数
这里N是离散电压间隔数
这里EFSR代表满量程电压范围即是总的电压测量范围即输入参考高电压与输入参考低电压的差值[1]
这里VRefHi和VRefLow是转换过程允许电压的上下限
正常情况下电压间隔数N=2^MM为ADC模块的精度的位数[1]
大多数模拟数字转换器的响应类型为线性这里的线性是指输出信号的大小与输入信号的大小成线性比例
一些早期的转换器的响应类型呈对数关系由此来执行A-law算法或μ-law算法编码模拟数字转换器的误差有若干种来源错误和非线性误差假设这个模拟数字转换器标称具有线性特征是任何模拟数字转换中都存在的内在误差也有一种被称作孔径错误aperture error它是由于时钟的不良振荡且常常在对时域信号数字化的过程中出现
这种误差用一个称为最低有效位的参数来衡量模拟信号在时域上是连续的因此可以将它转换为时间上连续的一系列这样就要求定义一个来表示新的数字信号采样自模拟信号这个速率称为转换器的或
可以采集连续变化带宽受限的即每隔一时间测量并存储一个信号值然后可以通过将转换后的还原为原始信号这一过程的精确度受量化误差的限制然而仅当采样率比信号频率的两倍还高的情况下才可能达到对原始信号的忠实这一规律在有所体现
由于实际使用的模拟数字转换器不能进行完全实时的转换所以对输入信号进行一次转换的过程中必须通过一些外加方法使之保持恒定常用的有采样-保持电路在大多数的情况里通过使用一个可以存储输入的模拟电压并通过开关或门电路来闭合断开这个电容和输入信号的连接许多模拟数字转换集成电路在内部就已经包含了这样的采样-保持子系统所有的模拟数字转换器以每隔一定时间进行采样的形式进行工作因此它们的输出信号只是对输入信号行为的不完全描述在某一次采样和下一次采样之间的时间段仅仅根据输出信号是无法得知输入信号的形式的如果输入信号以比采样率低的速率变化那么可以假定这两次采样之间的信号介于这两次采样得到的信号值然而如果输入信号改变过快则这样的假设是错误的
如果模拟数字转换器产生的信号在系统的后期通过数字模拟转换器则输出信号可以忠实地反映原始信号如经过输入信号的变化率比采样率大得多则是另一种情况模拟数字转换器输出的这种假信号被称作混叠混叠信号的频率为信号频率和采样率的差例如一个2千的信号在采样率在1.5千赫兹采样率的转换后会被重建为500赫兹的正弦曲线信号这样的问题被称作混叠
为了避免混叠现象模拟数字转换器的输入信号必须通过进行滤波处理过滤掉频率高于采样率一半的信号这样的滤波器也被称作滤波器它在实用的模拟数字转换系统中十分重要常在混有高频信号的模拟信号的转换过程中应用
尽管在大多数系统里混叠是不希望看到的现象值得注意的是它可以提供限制带宽高频信号的同步向下混合simultaneous down-mixing 请参见采样过疏和在模拟数字转换器中工作状况可以通过引入抖动信号Dither得到改善Dither信号是在转换前混入输入信号的微量随机噪声它的作用效果是输入信号极小时造成LSB的状态随机在0和1之间振荡而不是处于某一个固定值这样做可以扩展模拟数字转换器可以转换的有效范围而不需要在低输入的情况下完全切断这个信号不过这样做的代价是噪音会小幅增加量化误差会扩散到一系列噪音信号值在时间范围上还是可以较为精确地反映信号在时间上的变化在输出端使用一个适当的可以还原这个小幅信号波动
没有加入Dither信号的低幅音频信号听起来十分扭曲和令人不快因为如果没有Dither信号低幅信号可能造成最低有效位固定在0或者1引入Dither信号之后音频的实际振幅可以通过在取一段时间上实际量化的采样和一系列Dither信号的采样的平均值来计算Dither信号在一些集成系统里也有应用例如它可以使信号值产生比模拟数字转换器最低有效位更为精确的结果注意引入Dither信号只能增加采样器的分辨率但是不能增加其线性的性质因此精确度不一定能够改善通常的为了经济信号以允许的最低采样率被采样造成的结果是产生在转换器整个通带上分布的白噪声如果信号以高于的频率被采样然后进行才从而保证限制信号带宽则又以下几个好处
数字滤波器具有比模拟滤波器更好的性质更锐利的滚降相位所有可以构成更锐利的反锯齿滤波器从而可以对信号进行向下采样给出更好的结果
一个20位的模拟数字转换器可以当做一个24位具有256倍过密采样的模拟数字转换器使用
尽管有量化噪声还是会比使用整个可用的带宽更高使用了此技术后可能会获得一个比单独使用转换器更高的分辨率
每倍频的过密采样在很多应用中还不够的信噪比的改善为3等效于0.3位因此过密采样通常与噪音信号整形耦合在一起通过噪音整形改善可以达到每倍频6L+3 dB这里L是用于噪音整形的环路滤波器的阶数例如一个2阶环路滤波器可以提供15分贝每倍频的改善
模拟数字转换器的速度根据其种类有较大的差异威尔金森模拟数字转换器受到其时钟率的限制转换所需的时间这届与沟道的数量成比例对于一个逐次逼近successive-approximation模拟数字转换器其转换时间与沟道数量的对数成比例这样大量沟道可以使逐次逼近转换器比威尔金森转换器快然而威尔金斯转换器消耗的时间是数字的而逐次逼近转换器是模拟的由于模拟的自身就比数字的更慢当沟道数量增加所需的时间也增加这样其在工作时具有相互竞争的过程Flash模拟数字转换器是这三种里面最快的一种转换基本是以一个单独平行的过程对于一个8位单元转换可以在十几个纳秒的时间内完成人们期望在速度和精确度之间达到一个最佳平衡Flash模拟数字转换器具有与比较器水平的漂移和不确定性这将导致沟道宽度的不均一性结果是Flash模拟数字转换器的线性不佳对于逐次逼近模拟数字转换器糟糕的线性也很明显不过这还是比Flash模拟数字转换器好一点这里非线性是源于减法过程的误差积累在这一点上威尔金森转换器是表现最好的它们拥有最好的微分非线性其他种类的转换器则要求沟道平滑以达到像威尔金森转换器的水平随着数字电子技术的迅速发展各种数字设备特别是的应用日益广泛几乎渗透到国民经济的所有领域之中只能够对数字信号进行处理处理的结果还是数字量它在用于生产过程自动控模数转换器制的时候所要处理的变量往往是连续变化的物理量如等都是模拟量这些非电子信号的模拟量先要经过传感器变成电压或者电流信号 然后再转换成数字量才能够送往计算机进行处理转换成的过程被称为模数转换简称A/D(Analog to Digital)转换完成模数转换的电路被称为 A/D 转换器简称(Analog to Digital Converter) 数字量转换成模拟量的过程称为 简称 D/A(Digital to Analog)转换完成数模转换的电路称为简称DAC(Digital to Analog Converter)由转换为经放大送入 AD 转换器转换为数字量由数字电路进行处理再由 DA转换器为模拟量去驱动执行部件为了保证数据处理结果的准确性 AD转换器和DA转换器必须有足够的同时为了适应快速过程的控制和检测的需要AD转换器和 DA转换器还必须有足够快的转换速度因此转换精度和转换速度乃是衡量 AD转换器和 DA转换器性能优劣的主要标志模数转换过程包括量化和编码量化是将量程分成许多离散量级并确定输入信号所属的量级编码是对每一量级分配唯一的数字码并确定与输入信号相对应的代码最普通的是二进制它有2的n次方个量级n为位数,可依次逐个编号模数转换的方法很多从转换原理来分可分为直接法和间接法两大类 直接法是直接将电压转换成数字量它用数模网络输出的一套基准电压从高位起逐位与被测电压反复比较直到二者达到或接近平衡控制逻辑能实现对分搜索的控制其比较方法如同天平称重先使二进位制数的最高位Dn-1=1经数模转换后得到一个整个量程一半的模拟电压VS与输入电压Vin相比较若Vin&VS,则保留这一位若Vin&Vs则Dn-1=0然后使下一位Dn-2=1,与上一次的结果一起经数模转换后与Vin相比较,重复这一过程直到使D0=1再与Vin相比较,由Vin&VS还是Vin&V来决定是否保留这一位经过n次比较后n位的状态即为转换后的数据这种直接逐位比较型又称反馈比较型转换器是一种高速的转换精度很高但对干扰的抑制能力较差常用提高数据放大器性能的方法来弥补它在计算机接口电路中用得最普遍
间接法不将电压直接转换成数字而是首先转换成某一中间量,再由中间量转换成数字常用的有电压-时间间隔(V/T)型和电压-频率(V/F)型两种其中电压-时间间隔型中的双斜率法又称双积分法用得较为普遍
的选用具体取决于输入电平输出形式控制性质以及需要的速度分辨率和精度
用半导体分立元件制成的模数转换器常常采用单元结构随着技术的发展模数转换器体积逐渐缩小为一块模板一块集成电路例1对于一个2位的电压模数转换器如果将参考设为1V那么输出的信号有000110114种编码分别代表输入电压在0V-0.25V, 0.26V-0.5V, 0.51V-0.75V, 0.76V-1V时的对应输入分为4个等级编码当一个0.8V的信号输入时转换器输出的数据为11
例2对于一个4位的电压模数转换器如果将参考设为1V那么输出的信号有000000010010001101000101011001111000100110101011110011011110111116种编码分别代表输入电压在0V-0.0625V, 0.V, ...........0.9376V-1V分为16个等级编码比较精确当一个0.8V的信号输入时转换器输出的数据为1100数模模数转换器比较器的原理
1. 数模转换器是将数字信号转换为模拟信号的系统一般用低通滤波即可以实现数字信号先进行解码即把数字码转换成与之对应的电平形成阶梯状信号然后进行低通滤波　　根据信号与系统的理论数字阶梯状信号可以看作理想冲激采样信号和矩形脉冲信号的卷积那么由卷积定理数字信号的频谱就是冲激采样信号的频谱与矩形脉冲频谱即Sa函数的乘积这样用Sa函数的倒数作为频谱特性补偿由数字信号便可恢复为采样信号由采样定理采样信号的频谱经理想低通滤波便得到原来模拟信号的频谱　　一般实现时不是直接依据这些原理因为尖锐的采样信号很难获得因此这两次滤波Sa函数和理想低通可以合并级联并且由于这各系统的滤波特性是物理不可实现的所以在真实的系统中只能近似完成　　2. 模数转换器是将模拟信号转换成数字信号的系统是一个滤波采样保持和编码的过程模拟信号经带限滤波采样保持电路变为阶梯形状信号然后通过编码器使得阶梯状信号中的各个电平变为　　3. 比较器是将两个相差不是很小的电压进行比较的系统最简单的比较器就是运算放大器　　我们知道运算放大器在连有深度负反馈的条件下会在线性区工作有着增益很大的放大特性在计算时往往认为它放大的倍数是无穷大而在没有反馈的条件下运算放大器在线性区的输入动态范围很小即两个输入电压有一定差距就会使运算放大器达到饱和如果同相端电压较大则输出最大电压一般是+12V如果反相端电压较大则输出最小电压一般是-12V这样就实现了电压比较功能真正的电压比较器还会增加一些外围辅助电路加强性能用D/A转换器实现高精度可编程增益放大器
时间 17:34:46来源互联网 作者
实际应用中,常常需要一个增益可软件编程的放大器(PGA),用来将不同幅度的模拟输入信号放大到某个特定范围,便于进行采样,或者将给定信号放大一个由软件设定的增益后输出但可供选用的现成的可编程增益放大器并不多见,需要采用其它方法来实现,通常有两种方法1)运放+模拟开关+电阻网络;2)运放+数字电位器其中,前一种方法利用模拟开关切换电阻反馈网络,从而改变放大电路的闭环增益此种方法所需元器件较多,电路庞大,而且精度受到限制第二种方案采用固态数字电位器来控制放大电路的增益,线路较为简单但现有的数字电位器分辨率有限,常见的有3264抽头,少数可达1024抽头,因而构成的放大器精度有限,无法满足10位甚至12位数据采集系统的要求
实际上,还有另外一个更为简单精确,但又常常被人们忽视的方法,那就是采用D/A转换器来实现高精度可编程增益放大器图1所示就是一个采用MAXIM公司的12位D/A转换器MAX502构成的12位可编程增益放大器可以看到此种方案非常简单,只需单片D/A转换器即可实现一个完整的高精度PGA,甚至可以不需要任何外围元件(图中的微调电位器W1和W2可以省去)并且它还具有十分方便的编程接口,可以直接挂到数据总线上(16位总线可以采用MAX502,8位总线可以采用MAX501,SPI串行总线可以采用MAX532)下面对其工作原理及性能参数进行简要分析
MAX502 D/A转换器利用R-2R梯形解码网络实现数字量到模拟量的变
梯形解码网络实现数字量到模拟量的变
输入不同的数字量D,就可以在1~4096间设定放大器的电压增益图1中的两个外接电位器W1W2分别用于对放大器的失调和增益误差进行微调,可进一步提高放大器的精度,要求不太高时也可以省去
该放大器的性能参数可以根据D/A转换器的相应参数换算得到,根据MAX502的性能指标可以得到图1电路的主要性能参数如下
输入失调电压&±1mV (未调整)
输入失调温漂±5μV/℃
增益误差&0.07%(未调整)
增益温度系数&±1ppm/℃
单位增益带宽3MHz
压摆率5V/μs
输出摆幅±10V(2kΩ)
输出电阻0.2Ω
输出噪声电压25nV/ Hz
总谐波失真(THD)-90dB
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