A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換是什么意思？ADC、DAC又是什么意思？
A/D轉(zhuǎn)換=模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，意思是模擬訊號轉(zhuǎn)換為數(shù)字訊號；
D/A轉(zhuǎn)換=數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換，意思是數(shù)字訊號轉(zhuǎn)換為模擬訊號；
ADC=模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，
DAC=數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器。
什么是超取樣？
超取樣有何作用？
超取樣是CD機中采用的一種技術(shù)，用于提高放音質(zhì)量。
CD片上的數(shù)據(jù)訊號被讀出后，通過DSP電路的插值處理，將44.1kHz的標(biāo)準(zhǔn)取樣率提升一倍到數(shù)倍，這就是超取樣。
為什么要超取樣呢？這涉及到D/A轉(zhuǎn)換之后的噪聲濾除問題。
數(shù)碼訊號經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換之后，會在音頻頻帶以外的高端產(chǎn)生一個鏡象頻帶，這是一種噪聲，必須用低通濾波器濾除，否則經(jīng)過非線性器件后會折回到音頻頻帶內(nèi)，對放音效果產(chǎn)生很大的破壞。
該鏡像噪聲頻帶的位置和取樣頻率有關(guān)，頻率越高，鏡像頻帶就離音頻頻帶越遠。
對于標(biāo)準(zhǔn)取樣頻率來說，必須用衰減十分陡峭的濾波器才能濾掉靠近音頻頻帶的鏡像噪聲。
但衰減陡峭的濾波器很難設(shè)計，相位失真很大，難免會影響到音頻頻帶的高端部分，使音質(zhì)下降，這就是早期的CD機數(shù)碼味比較重的重要原因。
如果采用超取樣，就可以把鏡像噪聲推到遠離音頻頻帶的位置，這時只需要衰減平緩的低通濾波器就行了，設(shè)計難度大大降低，相位特性得以改善，使放音質(zhì)量獲得顯著的改善。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器目錄
簡介
解析
轉(zhuǎn)換原理
D/A轉(zhuǎn)換器分類
數(shù)模轉(zhuǎn)換器的位數(shù)
DAC
簡介
數(shù)模轉(zhuǎn)換器，又稱D/A轉(zhuǎn)換器，簡稱DAC，它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬的器件。D/A轉(zhuǎn)換器基本上由4個部分組成，即權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、運算放大器、基準(zhǔn)電源和模擬開關(guān)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器中一般都要用到數(shù)模轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器，簡稱ADC，它是把連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的數(shù)字信號的器件。
解析
一種將二進制數(shù)字量形式的離散信號轉(zhuǎn)換成以標(biāo)準(zhǔn)量（或參考量）為基準(zhǔn)的模擬量的轉(zhuǎn)換器，簡稱 DAC或D/A 轉(zhuǎn)換器。
最常見的數(shù)模轉(zhuǎn)換器是將并行二進制的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為直流電壓或直流電流，它常用作過程控制計算機系統(tǒng)的輸出通道，與執(zhí)行器相連，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制。數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路還用在利用反饋技術(shù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計中。
數(shù)模轉(zhuǎn)換有兩種轉(zhuǎn)換方式：并行數(shù)模轉(zhuǎn)換和串行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
圖1為典型的并行數(shù)模轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)。
虛線框內(nèi)的數(shù)碼操作開關(guān)和電阻網(wǎng)絡(luò)是基本部件。
圖中裝置通過一個模擬量參考電壓和一個電阻梯形網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生以參考量為基準(zhǔn)的分?jǐn)?shù)值的權(quán)電流或權(quán)電壓；而用由數(shù)碼輸入量控制的一組開關(guān)決定哪一些電流或電壓相加起來形成輸出量。所謂“權(quán)”，就是二進制數(shù)的每一位所代表的值。例如三位二進制數(shù)“111“,右邊第1位的“權(quán)”是 20/23=1/8；第2位是21/23=1/4；第3位是22/23=1/2。位數(shù)多的依次類推。圖2為這種三位數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基本電路,參考電壓VREF在R1、R2、R3中產(chǎn)生二進制權(quán)電流,電流通過開關(guān)。當(dāng)該位的值是“0”時,與地接通；當(dāng)該位的值是“1”時,與輸出相加母線接通。幾路電流之和經(jīng)過反饋電阻Rf產(chǎn)生輸出電壓。電壓極性與參考量相反。輸入端的數(shù)字量每變化1，僅引起輸出相對量變化1/23=1/8,此值稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率。位數(shù)越多分辨率就越高，轉(zhuǎn)換的精度也越高。工業(yè)自動控制系統(tǒng)采用的數(shù)模轉(zhuǎn)換器大多是10位、12位，轉(zhuǎn)換精度達0.5～0.1％。
串行數(shù)模轉(zhuǎn)換是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成脈沖序列的數(shù)目，一個脈沖相當(dāng)于數(shù)字量的一個單位，然后將每個脈沖變?yōu)閱挝荒M量，并將所有的單位模擬量相加，就得到與數(shù)字量成正比的模擬量輸出，從而實現(xiàn)數(shù)字量與模擬量的轉(zhuǎn)換。
隨著數(shù)字技術(shù)，特別是計算機技術(shù)的飛速發(fā)展與普及，在現(xiàn)代控制、通信及檢測等領(lǐng)域，為了提高系統(tǒng)的性能指標(biāo)，對信號的處理廣泛采用了數(shù)字計算機技術(shù)。由于系統(tǒng)的實際對象往往都是一些模擬量（如溫度、壓力、位移、圖像等），要使計算機或數(shù)字儀表能識別、處理這些信號，必須首先將這些模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；而經(jīng)計算機分析、處理后輸出的數(shù)字量也往往需要將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)模擬信號才能為執(zhí)行機構(gòu)所接受。這樣，就需要一種能在模擬信號與數(shù)字信號之間起橋梁作用的電路--模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電路，稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器（簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC,Analog to Digital Converter）；將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器（簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC,Digital to Analog Converter）；A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器已成為計算機系統(tǒng)中不可缺少的接口電路。
為確保系統(tǒng)處理結(jié)果的精確度，A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器必須具有足夠的轉(zhuǎn)換精度；如果要實現(xiàn)快速變化信號的實時控制與檢測，A/D與D/A轉(zhuǎn)換器還要求具有較高的轉(zhuǎn)換速度。轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度是衡量A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的重要技術(shù)指標(biāo)。 隨著集成技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已研制和生產(chǎn)出許多單片的和混合集成型的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器，它們具有愈來愈先進的技術(shù)指標(biāo)。本章將介紹幾種常用A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其應(yīng)用。
轉(zhuǎn)換原理
數(shù)字量是用代碼按數(shù)位組合起來表示的，對于有權(quán)碼，每位代碼都有一定的位權(quán)。為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，必須將每1位的代碼按其位權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將這些模擬量相加，即可得到與數(shù)字量成正比的總模擬量，從而實現(xiàn)了數(shù)字—模擬轉(zhuǎn)換。這就是組成D/A轉(zhuǎn)換器的基本指導(dǎo)思想。
圖11.1.1表示了4位二進制數(shù)字量與經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后輸出的電壓模擬量之間的對應(yīng)關(guān)系。 由圖11.1.1還可看出，兩個相鄰數(shù)碼轉(zhuǎn)換出的電壓值是不連續(xù)的，兩者的電壓差由最低碼位代表的位權(quán)值決定。它是信息所能分辨的最小量，也就是我們所說的用1LSB(Least Significant Bit)表示。對應(yīng)于最大輸入數(shù)字量的最大電壓輸出值（絕對值），用FSR(Full Scale Range)表示。
D/A轉(zhuǎn)換器由數(shù)碼寄存器、模擬電子開關(guān)電路、解碼網(wǎng)絡(luò)、求和電路及基準(zhǔn)電壓幾部分組成。數(shù)字量以串行或并行方式輸入、存儲于數(shù)碼寄存器中，數(shù)字寄存器輸出的各位數(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)生與其權(quán)值成正比的電流值，再由求和電路將各種權(quán)值相加，即得到數(shù)字量對應(yīng)的模擬量。
]D/A轉(zhuǎn)換器分類
按解碼網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同
T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器
倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器
權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器
權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器
按模擬電子開關(guān)電路的不同
CMOS開關(guān)型D/A轉(zhuǎn)換器（速度要求不高)
CMOS開關(guān)型D/A轉(zhuǎn)換器（速度要求不高）
雙極型開關(guān)D/A轉(zhuǎn)換器 電流開關(guān)型（速度要求較高）
ECL電流開關(guān)型（轉(zhuǎn)換速度更高）
數(shù)模轉(zhuǎn)換器的位數(shù)
如果CCD的質(zhì)量能夠滿足一定色彩位數(shù)的要求，為了獲得相應(yīng)的輸出效果，就要求有相應(yīng)位數(shù)的數(shù)模轉(zhuǎn)換實現(xiàn)數(shù)據(jù)采樣，才能獲得滿意的效果，如果CCD可以實現(xiàn)36位精度，卻使用了三個8位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，結(jié)果輸出出來就只剩下24位的數(shù)據(jù)精度了，這對于CCD是一種浪費，而如果使用三個16位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，是實現(xiàn)了48位的數(shù)據(jù)輸出，但效果與36位比較并無改善，對數(shù)模轉(zhuǎn)換器就是一種浪費了。
1. 數(shù)模轉(zhuǎn)換器是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的系統(tǒng)，一般用低通濾波即可以實現(xiàn)。數(shù)字信號先進行解碼，即把數(shù)字碼轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電平，形成階梯狀信號，然后進行低通濾波。
根據(jù)信號與系統(tǒng)的理論，數(shù)字階梯狀信號可以看作理想沖激采樣信號和矩形脈沖信號的卷積，那么由卷積定理，數(shù)字信號的頻譜就是沖激采樣信號的頻譜與矩形脈沖頻譜（即Sa函數(shù)）的乘積。這樣，用Sa函數(shù)的倒數(shù)作為頻譜特性補償，由數(shù)字信號便可恢復(fù)為采樣信號。由采樣定理，采樣信號的頻譜經(jīng)理想低通濾波便得到原來模擬信號的頻譜。
一般實現(xiàn)時，不是直接依據(jù)這些原理，因為尖銳的采樣信號很難獲得，因此，這兩次濾波（Sa函數(shù)和理想低通）可以合并（級聯(lián)），并且由于這各系統(tǒng)的濾波特性是物理不可實現(xiàn)的，所以在真實的系統(tǒng)中只能近似完成。
2. 模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的系統(tǒng)，是一個濾波、采樣保持和編碼的過程。
模擬信號經(jīng)帶限濾波，采樣保持電路，變?yōu)殡A梯形狀信號，然后通過編碼器，
使得階梯狀信號中的各個電平變?yōu)槎M制碼。
3. 比較器是將兩個相差不是很小的電壓進行比較的系統(tǒng)。最簡單的比較器就是運算放大器。
我們知道，運算放大器在連有深度負反饋的條件下，會在線性區(qū)工作，有著增益很大的放大特性，在計算時往往認為它放大的倍數(shù)是無窮大。而在沒有反饋的條件下，運算放大器在線性區(qū)的輸入動態(tài)范圍很小，即兩個輸入電壓有一定差距就會使運算放大器達到飽和。如果同相端電壓較大，則輸出最大電壓，一般是+12V；如果反相端電壓較大，則輸出最小電壓，一般是-12V。這樣，就實現(xiàn)了電壓比較功能。
真正的電壓比較器還會增加一些外圍輔助電路，加強性能。
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