今天聊聊---A/D和D/A

Heaven_1 · 发表于 2020-3-10 08:56

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从我们学到的知识了解到，我们的单片机是一个典型的数字系统。数字系统只能对输入的数字信号进行处理，其输出信号也是数字信号。但是在工业检测系统和日常生活中的许多物理量都是模拟量，比如温度、长度、压力、速度等等，这些模拟量可以通过传感器变成与之对应的电压、电流等电模拟量。为了实现数字系统对这些电模拟量的检测、运算和控制，就需要一个模拟量和数字量之间相互转换的过程。这节课我们就要学习这个相互转换过程。
17.1 A/D和D/A的基本概念
A/D是模拟量到数字量的转换，依靠的是模数转换器(Analog to Digital Converter)，简称ADC；D/A是数字量到模拟量的转换，依靠的是数模转换器(Digital to Analog Converter)，简称DAC。他们的道理是完全一样的，只是转换方向不同，因此我们讲解过程主要以A/D为例来讲解。

很多同学学到A/D这部分的时候，感觉是个难点，概念掌握不清楚。我个人认为主要原因不在于技术问题，而是不太会感悟生活。我们生活中有很多很多A/D的例子，只是没有在单片机领域里应用而已，下面我带着大家一起感悟一下A/D的概念。

什么是模拟量？就是指变量在一定范围内连续变化的量，也就是在一定范围内可以取任意值。比如我们米尺，从0到1米之间，可以是任意值。什么是任意值，也就是可以是1cm，也可以是1.001cm，当然也可以10.000......后边有无限个小数。总之，任何两个数字之间都有无限个中间值，所以称之为连续变化的量，也就是模拟量。

而我们用的米尺上被我们人为的做上了刻度符号，每两个刻度之间的间隔是1mm，这个刻度实际上就是我们对模拟量的数字化，由于有一定的间隔，不是连续的，所以在专业领域里我们称之为离散的。我们的ADC就是起到把连续的信号用离散的数字表达出来的作用。那么我们就可以使用米尺这个“ADC”来测量连续的长度或者高度这些模拟量。如图17-1一个简单的米尺刻度示意图。

图17-1 米尺刻度示意图

我们往杯子里倒水，水位会随着倒入的水量的多少而变化。现在就用这个米尺来测量我们杯子里的水位的高度。水位变化是连续的，而我们只能通过尺子上的刻度来读取水位的高度，获取我们想得到的水位的数字量信息。这个过程，就可以简单理解为我们电路中的ADC采样。

17.2 A/D的主要指标

我们在选取和使用A/D的时候，依靠什么指标来判断很重要。由于AD的种类很多，分为积分型、逐次逼近型、并行/串行比较型、Σ-Δ型等多种类型。同时指标也比较多，并且有的指标还有轻微差别，具体可上www.51hei.com查询.在这里我是以同学们便于理解的方法去讲解，如果和某一确定类型A/D概念和原理有差别，也不会影响实际应用。

1、ADC的位数。

一个n位的ADC表示这个ADC共有2的n次方个刻度。8位的ADC，输出的是从0

到255一共256个数字量，也就是2的8次方个数据刻度。

2、基准源

基准源，也叫基准电压，是ADC的一个重要指标，要想把输入ADC的信号测量准确，那么基准源首先要准，基准源的偏差会直接导致转换结果的偏差。比如一根米尺，总长度本应该是1米，假定这根米尺被火烤了一下，实际变成了1.2米，再用这根米尺测物体长度的话自然就有了较大的偏差。假如我们的基准源应该是5.10V，但是实际上提供的却是4.5V，这样误把4.5V当成了5.10V来处理的话，偏差也会比较大。

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