多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-11 17:04 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，調(diào)節(jié)電位器 P1即可使 2腳輸出的正弦波信號(hào)頻率發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)外部壓控振蕩。 10， 11腳之間接 0． 01 μF的振蕩電容， 4， 5腳接電阻和電位器，調(diào)節(jié)正弦波失真度。 ICL8038 精密函數(shù)發(fā)生器是采用肖特基勢(shì)壘 二極管等先進(jìn)工藝制成的單片集成電路芯片，電源電壓范圍寬、穩(wěn)定度高、精度高、易于用等優(yōu)點(diǎn)，外部只需接入很少的元件即可工作，可同時(shí)產(chǎn)生方波、三角波和正弦波，其函數(shù)波形的頻率受內(nèi)部或外電壓控制，可被應(yīng)用于壓控振蕩和 FSK 調(diào)制器。 3． 6． 1ICL8038 芯片簡(jiǎn)介 2． 1 性能特點(diǎn) 具有在發(fā)生溫度變化時(shí)產(chǎn)生低的頻率漂移，最大不超過 50ppm／ ℃ ；具有正弦波、三角波和方波等多種函數(shù)信號(hào)輸出；正弦波輸出具有低于 1％的失真度；三角波輸出具有 0． 1％高線性度；具有 0． 001Hz～ 1MHz 的頻率輸出范圍；工作變化周期寬， 2％～ 98％之間任意可調(diào)；高的電平輸出范圍，從 TTL電平至 28V；易于使用，只需要很少的外部條件。 2． 2 管腳功能 圖 1 為 ICL8038 的管腳圖，下面介紹各引腳功能。 腳 12（ Sine Wave Adjust）：正弦波失真度調(diào)節(jié)；腳 2（ Sine Wave Out）：正弦波輸出；腳 3（ Triangle Out）：三角波輸出；腳 5（ Duty Cycle Frequency）：方波的占空比調(diào)節(jié)、正弦波和三角波的對(duì)稱調(diào)節(jié)；腳 6（ V＋ ）：正電源 177。10V～ 177。18V；腳 7（ FM Bias）：內(nèi)部頻率調(diào)節(jié) 偏 圖 1 ICL8038 管腳圖 置電壓輸；腳 8(FM Sweep)：外部掃描頻率電壓輸入；腳 9（ Square Wave Out）：方波輸出，為開路結(jié)構(gòu)；腳 10（ Timing Capacitor）：外接振蕩電容；腳 11（ V－ or GND）：負(fù)電原或地；腳 1 14（ NC）：空腳。 頻率變換電路 頻率電壓變換模塊的設(shè)計(jì)采用集成芯片 LM331， LM331 采用新的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)和低到 5． O V 電源電壓下都有極高的精度。 LM331 的動(dòng)態(tài)范圍寬，可達(dá) 100 dB；線性度好，最大非線性失真小于 O． 01％，工作頻率低到 0． 1 Hz 時(shí)尚有較好的線性度；轉(zhuǎn)換精度高，數(shù)字分辨率可達(dá) 12 位；外接電路簡(jiǎn)單，只需接入幾個(gè)外部元件就可方便構(gòu)成 V／ F 或 F／ V 等變換電路，并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。本系統(tǒng)中的所設(shè)計(jì)的頻率電壓變換電 路如圖所示。 LM331 是美國(guó) NS 公司生產(chǎn)的性能價(jià)格比高、外圍電路簡(jiǎn)單、可單電源供電、低功耗的精密電壓 /頻率轉(zhuǎn)換器集成電路。 LM331 動(dòng)態(tài)范圍寬達(dá) 100dB，工作頻率低到 0． 1Hz 時(shí)尚有較好的線性度，數(shù)字分辨率達(dá) 12 位。 LM331 的輸出驅(qū)動(dòng)器采用集電極開路形式，因此可通過選擇邏輯電流和外接電阻來靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，以適配 TTL、 DTL 和 CMOS 等不同邏輯電路。 LM331 可工作在 4． 0V～ 40V 之間，輸出可高達(dá) 40V，而且可以防止 VCC 短路。 LM331 的特點(diǎn)： ?保證線性： ％（最大） ?低功 耗： 15mW 5V ?廣泛的全面頻率： 1Hz to 100kHz ?脈沖輸出兼容所有的邏輯形式 ?寬動(dòng)態(tài)范圍： 100db 所以本設(shè)計(jì)選擇 LM331. LM331 的引腳圖與功能介紹 功能說明： 1． CURRENT UOT PUT 電流輸入 2． REFERENCE CURRENT VOLTAGE 參考電壓 3． LOGIC OUTPUT 邏輯輸出 4． GND 5． RC 定時(shí)器 6． THRESHOLD 閾值輸入 7． COMPARATOR 比較器輸入 8． VCC 信號(hào)調(diào)理電路 信號(hào)調(diào)理模塊包括信號(hào)放大整形電路和信號(hào)放大調(diào)理電路。圖 4 為采用 A／ D824設(shè)計(jì)的信號(hào)放大整形及調(diào)理電路。圖 4(a)中由 ICL8038 產(chǎn)生的正弦波信號(hào)先經(jīng)過1 μF 電容高通濾波，再經(jīng) A／ D824 反向放大 2 倍，然后經(jīng)比較器，輸出對(duì)應(yīng)頻率的方波信號(hào)，作為 LM331 的輸入。 200 Hz～ 2 kHz 的方波信號(hào)經(jīng)過 LM331 頻率電壓變換芯片后，產(chǎn)生的信號(hào) Vo 為 O． 22～ 2． 22 V，為符合 200 Hz～ 2 kHz對(duì)應(yīng)于 1～ 5 V，故需對(duì) Vo 進(jìn)行調(diào)理，方案中的運(yùn)算電路如圖 4(b)所示。 AD 轉(zhuǎn)換電路 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片 ADC0809 簡(jiǎn)介 8 路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)有 8 路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μs 左右。 圖 《 ADC0809 引腳圖》 1. ADC0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809 的 1. ADC0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖 97 所示。 1. ADC0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖 97 所示。 圖 《 ADC0809 內(nèi)部 邏輯結(jié)構(gòu)》 圖中多路開關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì) A、 B、 C 3 個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，表91 為通道選擇表 。 表 1 通道選擇表 2．信號(hào)引腳 ADC0809 芯片為 28 引腳為雙列直插式封裝，其引腳排列見圖 。 對(duì) ADC0809 主要信號(hào)引腳的功能說明如下： IN7～ IN0—— 模擬量輸入通道 ALE—— 地址 鎖存允許信號(hào)。對(duì)應(yīng) ALE 上跳沿， A、 B、 C 地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 START—— 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。 START 上升沿時(shí)，復(fù)位 ADC0809； START下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在 A/D 轉(zhuǎn)換期間， START 應(yīng)保持 低電平。本信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)寫為 ST.
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