自然界中的一切現(xiàn)象都是以模擬信號的形式獲得的，因此在進行數(shù)值計算、數(shù)字信號處理、控制等時，需要使用AD轉換板將其轉換為數(shù)字信號。根據(jù)嵌入式應用，AD 轉換板已推出具有各種接口的產(chǎn)品。

帶有用于內(nèi)置PC的PCI-Express、用于作為子卡連接到其他板的FMC以及USB等接口的產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)布。

AD轉換板的使用

AD轉換板主要用于將各種傳感器獲得的模擬信號轉換成數(shù)字信號，供單片機等處理。

1. 測量/監(jiān)控

AD轉換板用于將溫度、壓力、光、聲音等物理量轉換為數(shù)字信號。這使得從傳感器獲取信號以進行測量和監(jiān)控成為可能。例如工廠的產(chǎn)品質(zhì)量控制和環(huán)境監(jiān)測。

2. 數(shù)據(jù)收集與處理

AD轉換板用于將模擬信號轉換為數(shù)字信號來采集和處理數(shù)據(jù)。示例包括醫(yī)療設備中心電圖信號的采集和音頻處理。

3. 信號處理

AD轉換板用于進行數(shù)字信號處理。示例包括音頻過濾和波形分析。

AD轉換板原理

A/D 轉換通過采樣、量化和編碼等步驟將模擬信號轉換為數(shù)字信號。

1. 取樣

以離散周期截取連續(xù)模擬信號的幅度值。此時的周期稱為“采樣周期”，主要用符號Ts表示。計算公式如下。

采樣周期：Ts=1/Fs（Fs：采樣頻率）

2. 量化?

通過采樣在離散周期（采樣周期）提取的幅度值近似為離散幅度值，以便可以將其轉換為數(shù)字信號。此時，由量化產(chǎn)生的誤差稱為“量化誤差”，并由以下公式表示。

量化誤差=（采樣值）-（量化值）

通過將輸入電壓與參考電壓進行比較來執(zhí)行量化。根據(jù)比較方法的不同，有一些方法可以實現(xiàn)高精度轉換和高速采樣。

3. 編碼

將通過量化近似的離散幅度值轉換為以0和1的二進制值表示的代碼。

AD轉換板類型

AD轉換板的類型按AD轉換方式分類。主要有以下三種方法：

1.逐次逼近

逐次逼近型AD轉換方法通過比較電壓將模擬信號轉換為數(shù)字信號。將模擬信號與待比較電壓進行比較，逐位確定。

最大分辨率為18位，最大采樣率約為10MHz。需要外部抗混疊濾波器。

2. 德爾塔西格瑪

delta-sigma AD轉換方法采用delta-sigma調(diào)制技術將模擬信號轉換為數(shù)字信號。最大分辨率約為32位，這是提供最高分辨率的方法，但最大采樣率約為1MHz，速度較慢。

3. 管道

流水線AD轉換是一種通過將模擬信號以流水線結構分為多級并并行處理來實現(xiàn)高速轉換的方法。每一級將模擬信號轉換為數(shù)字信號并將其傳遞到下一級。

最大采樣率為 1GHz，最大分辨率約為 16 位。電路變得更加復雜，從而增加了成本。

如何選擇AD轉換板

1. 決議

選擇所需分辨率的AD轉換板。例如，用它進行反饋控制時，根據(jù)精度要求做出決策。

2、采樣周期

采樣周期由目標信號的頻率范圍決定。理論上，需要兩倍頻率范圍的采樣周期，但實際上據(jù)說需要十倍以上。

3. 輸入通道數(shù)

AD轉換板的類型多種多樣，從1路到數(shù)百路不等。根據(jù)您要測量的信號數(shù)量，您需要選擇所需的輸入通道數(shù)量。

4. 輸入/輸出接口

AD轉換板通常具有USB、FMC、PCI Express等接口。您必須根據(jù)您使用的接口選擇合適的接口。

5、軟件

AD轉換板可能附帶測量軟件。該軟件提供數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、存儲等功能。您需要根據(jù)您的用途檢查該軟件是否具有您需要的功能。

6. 成本

根據(jù)所需的精度、采樣率、輸入通道數(shù)等，您應該在合適的價格范圍內(nèi)選擇一款。

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