最根本的區(qū)別:
模擬電路處理的則是連續(xù)變化量,不僅要考察有無,還要考察“高低”與“多少”。
數(shù)字電路處理的是“數(shù)字信號(hào)”,只需要考察信號(hào)的“有”和“無”即可,這兩個(gè)狀態(tài)代表邏輯中的是和非,或者二進(jìn)制數(shù)字中的0和1。
一個(gè)實(shí)例,四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),更深層次說說兩者的區(qū)別:
量化:模擬電路就是,去菜市場買半斤豬肉,小販一切一稱就賣給你了;數(shù)字電路就是,小販說對(duì)不起我們只有1斤這種規(guī)格的賣,你要么不買要么買1斤。
模數(shù)轉(zhuǎn)換:模擬電路就是,你錢包有RMB,豬肉也是按照RMB標(biāo)價(jià)的;數(shù)字電路就是,你錢包里只有一些大大小小的金塊,小販說對(duì)不起,我們不收金塊,你得去找地方換。
數(shù)字信號(hào)抗擾性高:模擬電路就是,你要把半斤豬肉帶回家,一路上漫天都飛著蒼蠅,這些蒼蠅要么來從你的豬肉上啃下來一小塊,要么還給你送來一小塊粘在上面,回家一看,半斤豬肉要么變成了六兩要么變成了四兩;數(shù)字電路就是,你要把被迫買的1斤豬肉帶回家,同時(shí)你也學(xué)會(huì)了小販的風(fēng)格,跟蒼蠅說,你要么把整塊豬肉都拿走,要么拿整塊豬肉來,蒼蠅照做了,但是蒼蠅體力有限,回家發(fā)現(xiàn)買的1斤豬肉沒多也沒少。
模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)處理器件不同,數(shù)字信號(hào)處理更靈活多變:模擬電路就是,你想把豬肉做成臘肉放起來,于是用鹽腌上,往罐子里一放就搞定了;數(shù)字電路就是,你發(fā)現(xiàn)居然還要用加法器來加鹽,然后要用存儲(chǔ)器來放腌肉,同時(shí)你發(fā)現(xiàn)同樣是加鹽,你可以選擇帶不帶進(jìn)位,同樣是存儲(chǔ),你可以選擇永久存儲(chǔ)或者睡一覺醒來腌肉就不見了的存儲(chǔ)方法,于是你腦洞很大的開發(fā)了很多種腌肉的方法。
如何將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)呢
在開發(fā)設(shè)計(jì)過程中,我們用到的開發(fā)板是數(shù)字電路,只能對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。但是往往我們檢測到的物理量都是模擬的,這些模擬量可以通過傳感器變成與之對(duì)應(yīng)的數(shù)字量,這樣單片機(jī)才能做出正確的判斷和反映。比如手指滑到屏幕,屏幕感受到的是一個(gè)模擬量,經(jīng)過傳感器測量——一個(gè)重要的模數(shù)轉(zhuǎn)換之后,屏幕會(huì)亮或者關(guān)掉某個(gè)程序。
有很多半導(dǎo)體廠商都有非常多的模數(shù)轉(zhuǎn)換的芯片產(chǎn)品,比如有積分型的、逐次逼近型的、并行/串行比較型的。
從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換,必須要經(jīng)過采樣、保持、量化與編碼幾個(gè)過程。簡化版的內(nèi)部工作過程:
選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的注意事項(xiàng)
對(duì)于系統(tǒng)來說我們?cè)谶x擇模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的時(shí)候,主要關(guān)注的幾點(diǎn)是:
①模數(shù)轉(zhuǎn)換的位數(shù):一個(gè)n位的ADC表示這個(gè)ADC共有2的n次方個(gè)刻度。8位的ADC,輸出的是從0~255一共256個(gè)數(shù)字量,也就是2的8次方個(gè)數(shù)據(jù)刻度。就是說一個(gè)連續(xù)的信號(hào)會(huì)被分割成256個(gè)0,1來表示。
②基準(zhǔn)源:也叫基準(zhǔn)電壓,是ADC的一個(gè)重要指標(biāo),要想把輸入ADC的信號(hào)測量準(zhǔn)確,那么基準(zhǔn)源首先要準(zhǔn),基準(zhǔn)源的偏差會(huì)直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)換結(jié)果的偏差。
③分辨率:分辨率是數(shù)字量變化一個(gè)最小刻度時(shí),模擬信號(hào)的變化量,定義為滿刻度量程與2n-1的比值。假定5.10V的電壓系統(tǒng),使用8位的ADC進(jìn)行測量,那么相當(dāng)于0~255一共256個(gè)刻度把5.10V平均分成了255份,那么分辨率就是5.10/255=0.02V。
④轉(zhuǎn)換速率:每s能進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換的最大次數(shù),單位是sps,有毫秒級(jí)、微秒級(jí)、納秒級(jí)的。
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