数/模与模/数转换技术在测控仪器中的应用

"测控技术与仪器 - 数电模电，机电一体化，数字模拟电路课程教学" 在测控技术与仪器领域，数电模电（数字电子与模拟电子）以及机电一体化是重要的基础知识。数模转换（D/A）和模数转换（A/D）是连接数字世界和模拟世界的桥梁，广泛应用于数据处理、控制系统、通信等领域。 9.1 转换系统 数模转换和模数转换在现代电子系统中扮演着关键角色。数字控制系统如数控机床，依赖于A/D转换器将传感器采集的模拟信号（如位置、速度）转化为数字信号，供计算机处理。处理后的数字指令再通过D/A转换器转换为模拟信号，控制执行机构（如电机）的动作。这种转换系统提高了控制精度和抗干扰能力。 9.2 数模(D/A)转换器 D/A转换器的工作原理是将二进制数字信号转换为连续的模拟信号。它通常包含一个解码网络和一个电压或电流生成网络。以4位D/A转换器为例，不同输入的二进制组合对应不同的电压输出，形成模拟电压。转换过程中，二进制数的每一位对应一个固定的电压台阶，所有台阶累加就形成了模拟电压输出。 9.3 A/D转换器 A/D转换器则是将连续的模拟信号转化为数字信号。它通常包括采样、保持、量化和编码四个步骤。采样阶段，模拟信号被短暂捕获；保持阶段，确保在量化和编码期间信号不变；量化则将模拟电压划分为离散的等级；最后，编码将每个等级映射为对应的二进制数。 在数据传输系统中，如数字电话、遥控、遥测和数字电视，A/D和D/A转换器同样不可或缺。数字信号的传输具有更高的稳定性和安全性，因此在长距离通信中更受欢迎。A/D转换器用于将模拟信号数字化，便于编码和传输，而接收端通过D/A转换器恢复原始的模拟信号。 数模转换和模数转换是现代电子系统中的核心技术，它们使得数字设备能够与现实世界的模拟信号进行交互，从而在自动化、通信、测量等多个领域发挥重要作用。在学习测控技术与仪器时，深入理解并掌握D/A和A/D转换器的工作原理和应用是至关重要的。