Question

数模转换器的转换原理

Answer 1

数字量是用代码按数位组合起来表示的，对于有权码，每位代码都有一定的位权。为了将数字量转换成模拟量，必须将每1位的代码按其位权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字—模拟转换。这就是组成D/A转换器的基本指导思想。
图11.1.1表示了4位二进制数字量与经过D/A转换后输出的电压模拟量之间的对应关系。 由图11.1.1还可看出，两个相邻数码转换出的电压值是不连续的，两者的电压差由最低码位代表的位权值决定。它是信息所能分辨的最小量，也就是我们所说的用1LSB(Least Significant Bit)表示。对应于最大输入数字量的最大电压输出值（绝对值），用FSR(Full Scale Range)表示。
D/A转换器由数码寄存器、模拟电子开关电路、解码网络、求和电路及基准电压几部分组成。数字量以串行或并行方式输入、存储于数码寄存器中，数字寄存器输出的各位数码，分别控制对应位的模拟电子开关，使数码为1的位在位权网络上产生与其权值成正比的电流值，再由求和电路将各种权值相加，即得到数字量对应的模拟量。

Answer 2

数模转换器的原理可以通过以下三个步骤进行阐述
采样：采样是模拟转换的第一步，其目的是从连续时间域的模拟信号中提取离散时间域的信号。采样频率必须大于等于信号最高频率的两倍，以保证采样后的信号能够完全恢复原始信号。采样过程可以通过模拟开关对输入信号进行周期性的闭合和断开来实现。
量化：量化是将采样得到的离散时间域信号转换为有限精度的数字信号的过程。量化过程中，需要将每个采样值映射到一个固定的数值范围内，这个范围称为量化级或量化间隔。量化级的宽度决定了数字信号的精度，量化级越宽，数字信号的精度越高，但所需的存储空间和计算复杂度也相应增加。量化过程可以通过比较器将采样值与一组参考电压进行比较，从而得到对应的量化值。
编码：编码是将量化后的数字信号转换为二进制代码的过程。编码的目的是将量化值映射到一组二进制代码上，以便于计算机或其他数字设备进行处理和存储。编码过程通常采用非均匀量化编码方法，如脉冲编码调制和自适应差分脉冲编码调制等。这些编码方法可以根据信号的特性动态调整量化级的大小，从而提高数字信号的质量和压缩比。
除了上述三个基本步骤外，模拟转换器还需要考虑一些其他因素，如滤波、抗混叠和抗噪声等。滤波器可以用于消除输入信号中的高频噪声和干扰，提高采样的准确性；抗混叠滤波器可以防止采样过程中产生高于奈奎斯特频率的信号分量，避免信号失真；抗噪声技术可以提高数字信号的信噪比，降低误码率。