傳感器及其接口ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-15 20:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 量化就是把采樣信號(hào)的幅值與某個(gè)最小數(shù)量單位的一系列整數(shù)倍數(shù)比較，以最接近于采樣信號(hào)幅值的最小數(shù)量單位的倍數(shù)來代替該幅值。最小單位叫量化單位，它定義為量化器的滿量程電壓 FSR與 2n的比值； ? q=FSR/2n ? 例 當(dāng) FSR=10V, n=8時(shí) q = ? 當(dāng) FSR=10V, n=12時(shí) q = ? 當(dāng) FSR=10V, n=16時(shí) q = ? 完成量化的器件叫量化器，即 A/D轉(zhuǎn)換器。 2 模數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換器 ? 模數(shù)轉(zhuǎn)換器把輸入的模擬信號(hào)經(jīng)過量化和編碼后，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的器件。 ? 根據(jù)比較的工作原理可分為直接比較型和間接比較型兩大類。 ? (1) 逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換器 ? 結(jié)構(gòu)與工作原理 ? 去留碼規(guī)則， UI = UF 保留 1 ? UI UF 不保留 1, 置零 ? UF = UREF(21a1 + 21a2 ….. +2 nan) ? AD574A是美國模擬數(shù)字公司（ Analog）推出的單片高速 12位逐次比較型 A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置雙極性電路構(gòu)成的混合集成轉(zhuǎn)換芯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特點(diǎn)，并且具有自動(dòng)校零和自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的阻容件即可構(gòu)成一個(gè)完整的 A/D轉(zhuǎn)換器，其主要功能特性如下： 分辨率： 12位 ? 非線性誤差：小于 177。 1/2LBS或 177。 1LBS ? 轉(zhuǎn)換速率： 25us ? 模擬電壓輸入范圍： 0— 10V和 0— 20V， 0—177。 5V和 0— 177。 10V兩檔四種 ? 電源電壓： 177。 15V和 5V ? 數(shù)據(jù)輸出格式： 12位 /8位 12位逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器 AD574與單片機(jī) 8051的接口電路 ? (2) 雙斜積分式 A/D轉(zhuǎn)換器 ? 結(jié)構(gòu)與工作原理 112 UUNNREF?? ICL 7109是一種高精度、低噪聲、低漂移、價(jià)格低廉的雙積分型 12位 A/D轉(zhuǎn)換器。在要求轉(zhuǎn)換速度不太高的場合，如用于稱重測力、測溫度等各種傳感器信號(hào)的高精度測量系統(tǒng)中時(shí)，可采用廉價(jià)的雙積分式 12位 A/D轉(zhuǎn)換器 ICL 7109。 ? ICL 7109主要有如下特性： ? (1) 高精度 (12位 ) ? (2) 低噪聲 (典型值為 15μVPP)。 ? (3)低漂移 (＜ 1μV/℃ )； ? (4)高輸入阻抗 (典型值 1012Ω)。 ? (5)低功耗 (＜ 20mW)。 ? (6)轉(zhuǎn)換速度最快達(dá) 30次 /秒，當(dāng)采用 作振源時(shí)，速度為 /秒； ICL 7109與 8031接口電路 ? 3 采樣 /保持器 ? 在對模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換時(shí)，從啟動(dòng)變換到變換結(jié)束的數(shù)字量輸出，需要一定的時(shí)間，即 A／ D轉(zhuǎn)換器的孔徑時(shí)間。 ? 當(dāng)輸入信號(hào)頻率提高時(shí)，由于孔徑時(shí)間的存在，可能會(huì)造成較大的轉(zhuǎn)換誤差；要防止這種誤差的產(chǎn)生，必須在A／ D轉(zhuǎn)換開始時(shí)將信號(hào)電平保持住，而在 A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)束后又能跟蹤輸入信號(hào)的變化，即對輸入信號(hào)處于采樣狀態(tài)。 ? 能完成這種功能的器件叫采樣 /保持器，從上面分析也可知，采樣 /保持器在保持階段相當(dāng)于一個(gè) “ 模擬信號(hào)存儲(chǔ)器 ” 。 ? 采樣保持器的組成與工作原理 單片集成采樣 /保持電路 LF198 ? 在 LF198中，采用了雙極型與 CMOS型混合工藝。當(dāng) CH =，輸出電壓的下降率達(dá)到 103 mv/s 以下 . ? 4 模擬多路開關(guān) ? 在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，經(jīng)常對許多傳感器信號(hào)進(jìn)行采集和控制。如果每一路都單獨(dú)采用各自的輸入回路，即每一路都采用放大、采樣 /保持、A/D等環(huán)節(jié)，不僅成本比單路成倍的增加，還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)體積龐大，且由于模擬器件，阻容元件參數(shù)和特性不一致，對系統(tǒng)的校準(zhǔn)帶來很多困難。因此除特殊情況下，多采用公共的采樣 /保持及A/D轉(zhuǎn)換電路。要實(shí)現(xiàn)這種設(shè)計(jì)，往往需要采用模擬多路開關(guān)，將各路信號(hào)按照一定的順序切換到后續(xù)電路中 。 CD 4051 模擬多路開關(guān)的組成與工作原理 ? 5 測量放大器 ? 在許多檢測技術(shù)應(yīng)用場合，傳感器輸出的信號(hào)往往較弱，而且其中還包括工頻、靜電和電磁耦合等共模干擾，對這種信號(hào)的放大就需要放大電路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗。習(xí)慣上將具有這種特點(diǎn)的放大器稱為 測量放大器或儀表放大器 。 ? 下圖為三個(gè)運(yùn)放組成的測量放大器，差動(dòng)輸入端 UI1和 UI2分別是兩個(gè)運(yùn)算放大器 (A A2)的同
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1