单片机开发之ADC模数转换和DAC数模转换

外部信号多为模拟信号比如电压、温度、压力、电流等，单片机只能处理数字信号，当单片机采集外部信号时需要一个将模拟信号转为数字信号的过程，这就需要用到ADC模数转换器，如果需要将数字信号转换成模拟信号则需要用到DAC数模转换器。信号有时是连续的，有时是分散的，连续变化的信号就是模拟信号，分散变化的信号是数字信号，一般我们将模拟信号用字母A表示，数字信号用字母D表示。

模拟信号的电路简单，分辨率高，但是抗干扰能力弱；数字信号抗干扰能力强，便于储存、处理和交换数据，且可以进行加密处理，保证信息传输的安全性。二者的区别在于转换方向不同，A/D是模拟量转换成数字量，需要用到模数转换器ADC，它是输入通道的核心；D/A是数字量转换成模拟量，需要用到数模转换器DAC，将数字量转换成直流电压或直流电流等模拟量，可以实现对生产过程的自动控制。

ADC模数转换需要经过采样、存储保持、量化和编码四个步骤，采样中通过运算放大器放大信号、滤波电路去除干扰信号，采集模拟量；然后将采样的结果进行存储，保持输入信号不变；再通过A/D转换器将采样的模拟值转化为数字量；量化后的数值用二进制码表示出来。A/D转换有多个输入通道，使用多路开关可以实现AD多路使用，提高硬件利用率。

DAC数模转换包括储存器、切换开关、基准电压、权电阻网络和运放放大器，储存器保存输入的数字量，通过开关控制将数字量转换为模拟量输出，基准电压为模拟量提供电压参考，数字量经过权电阻网络被转换成大小等比例的电流信号，运算放大器把电流信号进一步转换为电压信号输出。其中基准电压和权电阻网络是关键，基准电压越大可输出的模拟量的范围越大。

模数转换器可以分为双积分型A/D转换器、跟踪计数式A/D转换器、逐次逼近式A/D转换器；数模转换器可以分为权电阻D/A转换器、电阻网络D/A转换器和补充 D/A转换器。不论是模数转换器还是数模转换器都需要考虑分辨率、精度、转换速率、采样时间、线性误差、温度系数等性能指标问题都影响到转换。

ADC模数转换和DAC数模转换打开了计算机与模拟信号的大门，是模拟系统和数字系统沟通的桥梁，提高了计算机系统的应用范围，为信号处理提供了无限可能。