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最新技术资料一、名称表述/A/D
　　[军] Analog.Digital, 模拟/数字
　　[缩]单仪器模数转换
二、基本概念/A/D
的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测等领域，为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字
。由于系统的实际对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等），要使计算机或数字仪表能识别、处理这些信号，必须首先将这些
；而经计算机分析、处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的
--模数和数模
　　将模拟信号转换成数字信号的电路，称为
,Analog to Digital Converter）；将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器（简称
或DAC,Digital to Analog Converter）；
转换器和D/A转换器已成为信息系统中不可缺少的接口电路。
　　为确保系统处理结果的精确度，A/D转换器和D/A转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现快速变化信号的实时控制与检测，A/D与D/A转换器还要求具有较高的转换速度。转换精度与转换速度是衡量A/D与D/A转换器的重要技术指标。随着集成技术的发展，现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的A/D和D/A转换器，它们具有愈来愈先进的技术指标。
三、分类/A/D
1、模数转换(ADC)　　ADC，
Analog-to-Digital Converter的缩写，指模/数
或者模拟/数字转换器
模数转换的概念：　
　　亦称模拟一数字转换，与数/模(
)转换相反，是将连续的模拟量（如象元的灰阶、
等）通过取样转换成离散的数字量。例如，对图象扫描后，形成象元列阵，把每个象元的亮度（灰阶）转换成相应的数字表示，即经模/数转换后，构成数字图象。通常有电子式的模/数转换和机电式模/数转换二种。在遥感中常用于图象的传输，存贮以及将图象形式转换成数字形式的处理。例如：图像的数字化等。
是对原始信号进行数字近似，它需要用一个时钟和一个
来实现。所谓数字近似是指以N-bit的
代码来量化表示原始信号，这种量化以bit为单位，可以精细到1/2^N。时钟决定信号波形的采样速度和模数转换器的变换速率。转换精度可以做到24bit，而采样频率也有可能高达1GHZ，但两者不可能同时做到。通常数字位数越多，装置的速度就越慢。
模数转换的过程：　
　　模数转换包括采样、保持、量化和编码四个过程。在某些特定的时刻对这种
进行测量叫做采样，量化噪声及
噪声等因素的影响，采样速率一般取 fS=2.5fmax。通常采样脉冲的宽度 tw 是很短的，故采样输出是断续的窄脉冲。要把一个采样输出信号数字化，需要将采样输出所得的瞬时模拟信号保持一段时间，这就是保持过程。 量化是将连续幅度的抽样信号转换成离散时间、离散幅度的数字信号，量化的主要问题就是量化误差。假设噪声信号在量化电平中是均匀分布的， 则量化噪声均方值与量化间隔和模数转换器的输入阻抗值有关。编码是将量化后的信号编码成
输出。这些过程有些是合并进行的，例如，采样和保持就利用一个
连续完成，量化和编码也是在转换过程中同时实现的， 且所用时间又是保持时间的一部分。
模/数转换器（ADC）的主要性能参数：
： 它表明A/D对模拟信号的分辨能力，由它确定能被A/D辨别的最小模拟量变化。一般来说，A/D转换器的位数越多，其分辨率则越高。实际的A/D转换器，通常为8，10，12，16位等。
量化误差 ：在A/D转换中由于整量化产生的固有误差。量化误差在&1/2LSB（最低有效位）之间。
　　例如：一个8位的A/D转换器，它把输入电压信号分成2^8=256层，若它的量程为0~5V，那么，量化单位q为：
　　q = = ≈0.mV
　　q正好是A/D输出的数字量中最低位LSB=1时所对应的电压值。因而，这个量化误差的
是转换器的分辨率和满量程范围的函数。
转换时间 ：转换时间是A/D完成一次转换所需要的时间。一般转换速度越快越好，常见有高速（转换时间&1us）、中速（转换时间&1ms）和低速（转换时间&1s）等。
绝对精度：对于A/D，指的是对应于一个给定量，A/D转换器的误差，其误差大小由实际模拟量输入值与理论值之差来度量。
相对精度：对于A/D，指的是满度值校准以后，任一数字输出所对应的实际模拟输入值（中间值）与理论值（中间值）之差。例如，对于一个8位0~+5V的A/D转换器，如果其相对误差为1LSB，则其绝对误差为19.5mV，相对误差为0.39%。2、数模转换(DAC)　　
DAC是Digital Analog Converter(数字)的缩写
数模转换的概念：数模转换器，又称D/A转换器，简称DAC，它是把数字量转变成模拟的器件。D/A转换器基本上由4个部分组成，即权电阻网络、运算放大器、基准
中一般都要用到数模转换器，模数转换器即A/D转换器，简称ADC，它是把连续的模拟信号转变为离散的
数模转换的原理：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
。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。
左图表示了4位二进制数字量与经过D/A转换后输出的
模拟量之间的对应关系。 由左图还可看出，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（
），用FSR(Full Scale Range)表示。
　　D/A转换器由数码寄存器、模拟电子开关
、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
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
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。
数/模转换器（DAC
）的主要性能参数：
：分辨率表明DAC对模拟量的分辨能力，它是最低有效位（LSB）所对应的模拟量，它确定了能由D/A产生的最小模拟量的变化。通常用二进制数的位数表示DAC的分辨率，如分辨率为8位的D/A能给出满量程电压的1/28的分辨能力，显然DAC的位数越多，则分辨率越高。
线性误差 ：D/A的实际转换值偏离理想转换特性的最大偏差与满量程之间的百分比称为线性误差。
建立时间 ：这是D/A的一个重要性能参数，定义为：在数字输入端发生满量程码的变化以后，D/A的模拟输出稳定到最终值&1/2LSB时所需要的时间。
温度灵敏度：它是指数字输入不变的情况下，模拟输出信号随温度的变化。一般D/A转换器的温度灵敏度为&50PPM/℃。PPM为百万分之一。
：不同型号的D/A转换器的输出电平相差较大，一般为5V~10V，有的高压输出型的输出电平高达24V~30V。
四、A/D模块电路设计/A/D
　　本实例的A/D模块采用
的12位模－数
（ADC），内部由流水线ADO、基准
源、控制逻辑、FIFO、
、采样保持器和多路器切换
等组成。其功能有：
　　&片选信号CS，低电平有效，设置片选信号，以便与各种
　　&转换时钟或启动转换信号，单次转换时为启动转换，连续转换时是时钟输入信号。
　　&数据有效可以读取信号，可作为转换结束或数据准备好信号输出。
　　&模拟单端输入时，分别接外部信号，差分输入时，前后两个
分别组成一对差分
　　输入端。
　　&读信号RD、写WR或读写组合信号，实现数据的输入输出控制。
、数字电源和缓冲器电源的输入端，一股前者采用5V电源，后两者采用3．3V电源。
　　值得注意的是，A/D模块内部的FIFO安排成环形，采用读取点、写入点和触发点控制读写操作，如图1所示。
　　系统采用
来设计A/D模块，其工作原理是由ARM的CLK时钟连接A/D
的转换时钟控制
和A/D变换。这样让设定通道的信号同时采样保持，然后分别转换为
并自动顺序写入FIFO，同时FIFO的写入点向前移动，指示下一个写入点；当FIFO内的数据达到预定的触发深度时，发出数据就绪信号申请中断，ARM响应中断读取转换数据，同时清除信号，读取点和触发点向前移动。芯片的工作方式由两个
控制，通过编写ARM程序写寄存器，可以选择使用通道、工作模式、∏FO触发深度、极性与触发方式等。
五、A/D转换过程/A/D
　　A/D转换可分为4个阶段：即采样、保持、量化和编码。
　　采样就是将一个时间上连续变化的信号转换成时间上离散的信号，根据奈奎斯特采样定理fsZZfh，如果采样
大于或等于2倍的最高频率成分，则可以从采样后的信号无失真地重建恢复原始信号。考虑到模数
件的非线性失真、量化噪声及
噪声等因素的影响，采样频率一般取2．5～3倍的最高频率成分。
　　要把一个采样信号准确地数字化，就需要将采样所得的瞬时模拟信号保持一段时间，这就是保持过程。保持是将时间离散、数值连续的信号变成时间连续、数值离散信号，虽然逻辑上保持器是一个独立的单元，但是，实际上保持器总是与
做在一起，两者合称采样保持器。图给出了A/D采样
，采样输出的信号在保持期间即可进行量化和编码。
　　量化是将时间连续、数值离散的信号转换成时间离散、幅度离散的信号；编码是将量化后的信号编码成二进制代码输出。到此，也就完成了A/D转换，这些过程通常是合并进行的。例如，采样和保持就经常利用一个电路连续完成，量化和编码也是在保持过程中实现的。
六、发展历史/A/D
　　计算机、数字通讯等
系统。然而，在实际应用中，遇到的大都是连续变化的模拟量，因此，需要一种接口电路将
转换为数字信号。A/D
正是基于这种要求应运而生的。1970年代初，由于MOS工艺的精度还不够高，所以模拟部分一般采用双极工艺，而数字部分则采用MOS工艺，而且模拟部分和数字部分还不能做在同一个
上。因此，A/D转换器只能采用多芯片方式实现，成本很高。1975年，一个采用NMOS工艺的10位逐次逼近型A/D转换器成为最早出现的单片A/D转换器。
　　1976年，出现了
为11位的单片CMOS积分型A/D转换器。此时的单片集成A/D转换器中，数字 部分占主体，模拟部分只起次要作用；而且，此时的MOS工艺相对于双极工艺还存在许多不足。1980年代，出现了采用BiCMOS工艺制作的单片集成A/D转换器，但是工艺复杂，成本高。随着CMOS工艺的不断发展，采用CMOS工艺制作单片A/D转换器已成为主流。这种A/D转换器的成本低、功耗小。1990年代，便携式电子产品的普遍应用要求A/D转换器的功耗尽可能地低。当时的A/D转换器功耗为mW级，而现在已经可以降到μW级。A/D转换器的转换精度和速度也在不断提高，目前，A/D转换器的转换速度已达到数百MSPS，分辨率已经达到24位。
七、发展趋势/A/D
　　当前，数字处理系统正在飞速发展，在视频领域，高清晰度数字电视系统(HDTV)的出现，将广播电视推向了一个更高的台阶，HDTV的
与普通电视相比至少提高了一倍。在通信领域，过去无线通信系统的设计都是静态的，只能在规定范围内的特定频段上使用专用调制器、编码器和信道协议。而
(SDR)能更加灵活、有效地利用频谱，并能方便地升级和跟踪新技术，大大地推动了无线通信系统的发展。在高精度测量领域，高级仪表的分辨率在不断提高，
到达μA量级，
到达mV甚至更低；在音频领域，各种高性能专业音频处理设备不断涌现，如
和超级音频CD(SACD)，它们能处理更高质量的
　　为了满足
的发展要求，A/D
的性能也必须不断提高，它将主要向以下几个方向发展:
1.高转换速度:
　　现代数字系统的数据处理速度越来越快，要求获取数据的速度也要不断提高。比如，在
系统中，A/D转换器的位置是非常关键的，它要求A/D转换器的最大输入信号频率在1GHz和5GHz之间，以目前的技术水平，还很难实现。因此，向超高速A/D转换器方向发展的趋势是清晰可见的。
2.高精度：
　　现代数字系统的分辨率在不断提高，比如，高级仪表的最小可测值在不断地减小，因此，A/D转换器的分辨率也必须随之提高;在专业音频处理系统中，为了能获得更加逼真的声音效果，需要高精度的A/D转换器。目前，最高精度可达24位的A/D转换器也不能满足要求。现在，人们正致力于研制更高精度的A/D转换器。
3.低功耗：
(SOC)已经成为集成
发展的趋势，在同一块
。为了完成复杂的系统功能，大系统中每个子模块的功耗应尽可能地低，因此，低功耗A/D转换器是必不可少的。在以往的设计中，5MSPS8～12
A/D转换器的典型功耗为100～150mW。这远不能满足片上系统的发展要求，所以，低功耗将是A/D转换器一个必然的发展趋势。
　　总之，各种技术和工艺的相互渗透，扬长避短，开发出适合各种应用场合，能满足不同需求的A/D转换器，将是模拟/数字转换技术的未来发展趋势;高速、高精度、低功耗A/D转换器将是今后
发展的重点。
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扫码下载APP利用FPGA实现外设通信接口之： 利用FPGA实现A/D、D/A转换器接口-可编程逻辑-与非网
10.5&&利用实现A/D、D/A
10.5.1&&A/D、D/A转换器接口的特点
A/D、D/A转换器是FPGA系统设计中的常用器件，经常用来实现模拟信号和数字信号的相互转换。根据应用场合的不同，A/D、D/A转换芯片的性能指标参数差别比较大，因此接口格式也无法统一。
10.5.2&&A/D、D/A转换器接口的实现方法
1．标准接口的A/D、D/A转换器与FPGA的接口设计
在一些典型的应用领域，需要处理的信号单一，芯片厂家设计的芯片一般会遵循一些行业标准接口。例如音频信号处理领域，很多厂家的音频A/D、D/A转换芯片都支持SPI接口。
FPGA实现这些标准的接口，如SPI接口，可以通过网络或者FPGA厂家获得一些参考代码。FPGA芯片的生产厂家会在其开发工具软件里面集成一些常用接口的IP核，设计者可以免费使用，降低了开发难度。
另外，有一些开源的网站，如http://www.opencores.org等，也提供了免费的接口IP核的源代码下载服务。设计者可以下载代码后，经过仿真验证或者适当修改后，应用到自己的系统中去。
2．特殊接口的A/D、D/A转换器与FPGA的接口设计
还有很多信号处理领域，如通信系统设计领域，需要处理的信号很复杂。这种情况下，A/D、D/A的芯片厂家一般会根据处理的精度和采样的速度要求来设计接口时序。
设计者要根据厂家提供的芯片手册给出的时序来设计接口。
有些高速的A/D或者D/A芯片会采用LVDS差分信号电平标准。这样的情况下，&FPGA的管脚也要采用对应的LVDS模式。
需要注意的是，FPGA上每一组LVDS管脚是成对出现的，不是任意分组的。而且，如果一个BANK被设定为LVDS，那么这个BANK的所有管脚都是LVDS模式的。
10.5.3&&AD/DA转换器接口的注意事项
1．选择正确的时钟采样边沿
对于一个边沿采样的数据采集模块，经常需要确定采用上升沿还是下降沿来采样数据。那么，选择的依据就是保证数据采样的稳定、可靠。
为了保证同步，FPGA的采样时钟一般采用A/D转换芯片的输出时钟，这个时钟和数据是同步的。这个时钟和数据的关系与A/D转换芯片的具体型号有关。
图10.20&&A/D芯片的部分输出信号时序关系
例如，在如图10.20所示的时序图中，每当时钟的上升沿数据产生变化。那么这样的情况下，在时钟的下降沿的时候，数据是最稳定的，适合采样。
2．选择适合的同步头检测方法
A/D芯片的输出数据一般都是打包数据，以数据帧的格式输出。数据帧的同步格式分为两种：和。
图10.21&&A/D芯片的部分输出信号时序关系
外同步模式：是指除了时钟和数据信号外，还有同步指示信号。同步指示信号可以是脉冲信号，指示一帧有效数据的开始；也可以是电平信号，指示一帧有效数据的持续时间。
内同步模式：是指输出信号中只有时钟和数据信号，同步头隐藏在数据之中，如表10.7所示是ITU656标准的数字视频信号。
表10.7 ITU656标准的数字视频信号
帧&&结&&构
Blanking&Period
Timing&Reference&Code
720&Pixels&YUV&4:2:2&Data
Timing&Reference&Code
Blanking&Period
其中，&FF&00&00&EAV&和&FF&00&00&SAV&就是帧同步头，其作用也是用来指示有效数据开始和结束。其格式为：&FF&00&00&XY&，XY的定义如下。
SAV_EVEN=8'H80
EAV_EVEN=8'H9D
SAV_ODD&=8'HC7
EAV_ODD&=8'HDA
3．选择有效的缓存策略
在数据采集系统中，缓存结构的设计直接影响系统的性能。对于简单的设计，可以采用一个FIFO或者双口RAM来实现缓存。如果单缓存不能满足系统的性能要求，可以采用乒乓结构的缓存。
在有些特殊情况下，采集模块后面数据处理模块的处理时间不固定，和数据内容相关。这时候采用乒乓结构的缓存策略就不能满足要求了，因为乒乓结构的切换时间一般是固定的，而且和数据内容是无关的。
还有一种比乒乓结构更复杂的缓存管理策略，那就是三缓存环形结构。如图10.22所示，这样的结构虽然比乒乓结构提供了更好的缓存性能，但是管理的复杂度大大提高了，系统的延迟也增加了。
图10.22&&三缓存的示意图
无论是单缓存，双缓存还是三缓存结构，只要能满足系统的实时采集要求就是有效的缓存策略。
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型号/规格：MBI5041品牌/商标：MBIMBI5041 内建 PWM 之 16 位恒流 LED 驱动器 特色  包装与MBI5026/MBI5030相容  16个恒流输出通道  16位PWM灰阶控制  提升影像更新率的技术-Scrambled-PWM &#61...
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联系人：林先生/苏先生/林先生
地址：广东深圳深圳市福田区莲花一村19栋101
型号/规格：P10/P12/P16品牌/商标：利文微专业制作LED显示屏，欢迎来电洽淡！ 室内显示屏 半户外显示屏 户外显示屏 全彩显示屏
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企业类型：经销商
地区:广东深圳
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型号/规格：D604品牌/商标：益深方案介绍： 采用7X21贴片LED点阵显示字符和滚动信息字条。系统可储存6条信息，每条储存256－512个字符，字符信息储存在I2C FLASH内，具有掉电保存功能。每次只显示一条滚动信息，六条信息可以自由切换。通过page up...
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地区:上海上海市
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联系人：陈先生
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型号/规格：KEC-D3708品牌/商标：科辰电子安装方式：悬挂尺寸：定制
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联系人：黄先生/林先生/黎先生
地址：湖北武汉洪山区雄楚大道华城新都18-20
型号/规格：P5，P10，P16，P20全彩，单色，双色品牌/商标：视强室内三并一全彩单元板，室内三合一全彩单元板，户外全彩屏。
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企业类型：经销商
地区:陕西西安
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联系人：王兵
地址：陕西西安西安
型号/规格：DHP3品牌/商标：大贺公司制造的LED显示屏目前广泛应用于政府机关政务宣传、车站、银行、税务、 邮电、医院、海关、证券市场、招投标 市场、学校、工厂、港口、体育馆、机场、工商、税务、海关、监控中心及广告娱乐等行业、房地产交易中...
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企业类型：生产企业
地区:江苏南京
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联系人：时光
地址：江苏南京新港开发区恒飞路8号
型号/规格：P16 半户外单色品牌/商标：HGC1、铝型材1.6厚:65元/米;1.2厚:45元/米;弯头赠送,电源(5V40A):65元/台； 2、单双色异步控制系统100～800元/套。 3、单双色同步控制系统700元/套，包含发送卡(801)、接收卡各一张，转接卡:25元/张;显卡400元一张； 4...
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企业类型：经销商
地区:广东深圳
联系人：李小姐/詹小姐
地址：广东深圳深圳市福田区华强北路现代之窗B座30D/华强电子世界一号楼10A315
型号/规格：P7.62室内LED显示屏品牌/商标：深圳市创彩源电子科技有限公司项目 LED室内显示屏 P7.62 像素点间距 Dot Pitch 7.62 mm 像素点密度 Pixel density 17222点/平米 箱体尺寸 Panel Dimension 975.36mm*975.36mm (128pixel*128pixel) 单元模组尺寸 Module Dimension 243.8mm(W)*121....
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企业类型：生产企业
地区:广东深圳
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联系人：唐小凤
地址：广东深圳深圳市宝安区福永镇凤凰第三工业区G栋
品牌/商标：研晶型号/规格：HPL-U20RUAT0加工定制：是安装方式：镶嵌式分辨率：一级亮度：超高亮模组尺寸：20*20（mm）屏幕尺寸：20*20（英寸）
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地区:广东深圳
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联系人：简妮
地址：广东深圳宝安区沙井镇步涌
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LED显示屏(模组)技术资料
摘要：设计了一种LED显示屏模组测试系统，系统采用FPGA为核心器件，以verilog hdl作为编程语言，通过产生横线.竖线.斜线等不同图案，检测LED显示屏常见的几种扫描方式和走线方式.本系统携带方便.通用性好.操作简便.
　　1.引言
　　随着信息时代高新技术的飞速发展，人们对及时获取并显示...
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