内蒙古大学：《仪器分析化学》课程教学资源（PPT课件）第二 章 计算机与仪器分析 第二节 数据采集与计算机控制

第二章 一、数-模转换(DAC)与计算 计算机与仪器分析 机控制技术 computer and instrument analog-digital converter analysis (ADC)and technology of 第二节 computer control 计算机控制与 二、数据采集技术与模数 数据采集 转换器(ADC) data collect and digital computer control and analog converter and data collection 下一页

第二章 计算机与仪器分析 一、数-模转换(DAC)与计算 机控制技术 analog-digital converter (ADC) and technology of computer control 二、数据采集技术与模-数 转换器（ADC） data collect and digital - analog converter and 第二节 计算机控制与 数据采集 computer and instrument analysis computer control and data collection

一、 计算机控制与数-模转换器(DAC) computer control and digital-analog converter (DAC) 计算机：数字符号： 分析仪器：模拟信号（电压或电流） Digital-Analog Converter DAC) 作用：将数字信号转变成模拟量。实现计算机控制。 计算机 DAC 分析仪器 2308:17

23:08:17 一、计算机控制与数-模转换器 ( DAC) computer control and digital-analog converter (DAC) 计算机：数字符号； 分析仪器：模拟信号(电压或电流) Digital-Analog Converter （ DAC） 作用：将数字信号转变成模拟量。实现计算机控制。 计算机 DAC 分析仪器

DAC原理图 参考电压 数据 总线 输出 DAC原理图 1一输入寄存器；2一数模转换器本体； 3一偏置控制器；4一增益控制器 23:08:17

23:08:17 DAC原理图

DAC原理 在一个二进制数字的每一位上对应产生一个与它的数字 及权重成正比的电流，并将每一个逻辑为1的数位的电流相 加，成为相应的电流模拟量（或电压模拟量）。 2R22R23R2*R2R2R2 7R2R AS +VR 基准电源 (b) 权电阻D/A网络(a)和等效电路(b) 每一个电阻值与“权”对应，权值越大，电阻越小。二 进制数的每一位控制一个开关。1开；0关。 2308:17

23:08:17 DAC原理 在一个二进制数字的每一位上对应产生一个与它的数字 及权重成正比的电流，并将每一个逻辑为1的数位的电流相 加，成为相应的电流模拟量（或电压模拟量）。 每一个电阻值与“权”对应，权值越大，电阻越小。二 进制数的每一位控制一个开关。1开；0关

表 10位二进制数码经DAC转换对应的电压值 表2.2-210位二进制数码经DAC转换对应的电压值 电 压 齿 压 数 码 数 隆 确值 近 似值 准 确 值 近似值 1000000000 (器)加 n 0000010000 (二) n 0100000000 (二m 喉 0000001000 ()m n 0010000000 (兴) 0000000100 (二) n 0001000000 (器)w 0000000010 (二)m 0000100000 (”)m 0000000001 品()y 品 见，DAC的输出电压与输入到DAC的二进制数码值 D·2成正比，从而实现了数字量 23:08:17

23:08:17 表 10位二进制数码经DAC转换对应的电压值

数据采集与模/数转换器(ADC) data collect and analog-digital converter (ADC) 作用：将连续的模拟量形式的数据转变成非连续的二进 制形式数据。实现计算机数据采集。DAC的逆过程。 种类： 启动转换 积分式：高精度，低速度 数 跟踪式： 高速， 拟 易受噪声影响 输 出 多比较器式：最高速， 高分辨 “转换结束”信号输出 ADC原理示意图 逐次逼近式： 高速， 高分辨 23:08:17

23:08:17 二、数据采集与模/数转换器(ADC) data collect and analog - digital converter (ADC) 作用：将连续的模拟量形式的数据转变成非连续的二进 制形式数据。实现计算机数据采集。DAC 的逆过程。 种类： 积分式：高精度，低速度 跟踪式：高速， 易受噪声 影响 多比较器式：最高速， 高分辨 逐次逼近式：高速， 高分辨

ADC原理 比较器 多比较器式（右图） 2R 2R 10位，需1023个的转换器， bit3 每个比较器对应一个逻辑输出。 2R 到3 编码器 bit2 2R 反馈电压V bitl DAC 数字输出 2R 输入电压V 控制器 数码设定器 逐次逼近式ADC原理图 3位并行ADC 设定一数据值，送入DAC,产生V,与比较，△C满 足要求时，输出一个二进制数字。类似于天平称量加砝码， 但由大到小。 23:08:17

23:08:17 ADC原理 设定一数据值，送入DAC，产生Vb ，与Vi比较， C 满 足要求时，输出一个二进制数字。类似于天平称量加砝码， 但由大到小。 多比较器式（右图） 10位，需1023个的转换器， 每个比较器对应一个逻辑输出

有关问题 动力线 输入线 卡分布电容 (1) 采样保持电路 信号源 数据 转换需一定时间，在转 采集系统 分布电容 换时，保持输入量。 (2) 干扰及其抑制 图 电容拾取噪声示意图 干扰源：电器，电机等 屏蔽线外皮 分布电容 输入线 通过阻抗耦合、电场耦 数据 ⊙信号源 合、磁场耦合等途径进入数 采集系统 据采集系统。 卡 分布电容 如右图所示 地 系统地 加屏蔽线，正确接地， 图 屏蔽线外皮接地不当产生噪声干扰 屏蔽线应接现场地。 23:08:17

23:08:17 有关问题 （1） 采样保持电路 转换需一定时间，在转 换时，保持输入量。 （2） 干扰及其抑制 干扰源：电器，电机等 通过阻抗耦合、电场耦 合、磁场耦合等途径进入数 据采集系统。 如右图所示 加屏蔽线，正确接地， 屏蔽线应接现场地

Nyquis采样规则 计算机处理的任何变量都只能是分立取值，数组；如果 要无限精确描述一个连续量-采样间隔为零；受采样速度， 存储空间限制，实际不可能也不必要。 如何确定采样频率：保证信号不失真？ 采样频率：以最高频率的2倍速度采样。 MAAAA 50 Hz 125Hz 175Hz (a) 100 25Hz 50Hz 75Hz 5ms (b) (b) 采样频率对信息的影响 (a)400Hz采样 (a)采样频率100Hz得到的频谱 (b)200Hz采样 (b)采样频奉200H五得到的频谱 23:08:17

23:08:17 Nyquist采样规则 计算机处理的任何变量都只能是分立取值，数组；如果 要无限精确描述一个连续量-采样间隔为零；受采样速度， 存储空间限制，实际不可能也不必要。 如何确定采样频率：保证信号不失真？ 采样频率：以最高频率的2倍速度采样

内容选择 第一节计算机与仪器分析 computer and instrument analysis 第二节数据采集与计算机控制 computer control and data collection 第三节信息处理与数据挖掘技术 information process and technology of date excavate 第四节人工智能与仿真模拟 artificial intelligence and multimedia experiment simulation technology 结束 23:08:17 首

23:08:17 内容选择： 第一节 计算机与仪器分析 computer and instrument analysis 第二节 数据采集与计算机控制 computer control and data collection 第三节 信息处理与数据挖掘技术 information process and technology of date excavate 第四节 人工智能与仿真模拟 artificial intelligence and multimedia experiment simulation technology 结束