【文章內(nèi)容簡介】 2發(fā)生跳變，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)定時(shí)器，使其產(chǎn)生一個(gè)脈寬為 t1的脈沖，此脈沖使開關(guān) K導(dǎo)通，積分電容 C1恒流 IRIIN放電，輸出電壓 U1線性上升，當(dāng) t1脈沖結(jié)束時(shí)，開關(guān) K重新斷開，放電停止，輸入電壓重新對(duì) C1充電 t1期間放電量 )(11 INR IItQ ??此后，輸入電壓 UIN又開始對(duì)電容 C1充電， K斷開的 t2期間電容 C1充電量為 : INRIIttt121 ??由于 Q1=Q2 即 對(duì)應(yīng)的輸出電壓 UO頻率為 1211tIIttf RINo u t ???可見， 當(dāng)恒流源 IR、定時(shí)時(shí)間 t1精度高時(shí) ,輸出頻率可與輸入電流保持嚴(yán)格的比例關(guān)系 。 Q2=t2*IIN 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 VFC100同步型 U/F、 F/U變換器是通過外時(shí)鐘頻率獲得精密積分周期，實(shí)現(xiàn) U/F變換。 VFC100同步型 U/F、 F/U變換器 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 圖 431 VFC100引腳排列圖 1. 引腳及其功能 1腳： V+ ，為正電源端。 2腳、 3腳： NC，為空腳。 4腳： IOUT，為內(nèi)部積分輸出端，一般與 5腳之間接入積分電容。 5腳： CINT,為積分負(fù)輸入端，接積分電容。 6腳、 7腳： IN+、 Ui ，為積分同相輸入與模擬電壓輸入端。 8腳： V?，為負(fù)電源端。 9腳： Cos ，輸出單穩(wěn)電容端。 10腳： CLK，同步時(shí)鐘輸入端。 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 11腳： f0 ， U/F變換頻率輸出端。 圖 431 VFC100引腳排列圖 12腳： DGND，為數(shù)字地。 13腳： AGND，為模擬地。 14腳、 15腳： ?CIN、 ?CIN，內(nèi)部比較器輸入端。 16腳： VREF，為內(nèi)部 5V參考電壓輸出端。 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 2. 性能特點(diǎn) ① 滿量程頻率輸出可通過外時(shí)鐘設(shè)置。 ② 在精密滿 10V電壓輸入時(shí) ,增益誤差不超過 ％。 ③ 內(nèi)設(shè)精密 5V參考電源。 ④ 極好的線性，在 100kHz時(shí)，最大誤差不超過 ％，在 1MHz時(shí)，不超過 ％。 ⑤ 具有低的增益漂移：不超過 50?106 /186。C 。 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 圖 432 VFC100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及 U/F變換基本接法 (開關(guān)接錯(cuò)，應(yīng)接至反相端 ) 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 基本接法 C L Ko )(20 fVUf i?第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 雙極性輸入與調(diào)整 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 F/U變換器 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 LMx31系列 U/F， F/U變換器 性能特點(diǎn)： 最大線形度： % 雙電源或單電源工作 脈沖輸出與所有邏輯形式兼容 功耗小 頻率范圍為： 1Hz100KHz 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 在某一段時(shí)間內(nèi)，其充電電荷平均值為 ooLXR ftRUIQ )( ??其放電電荷平均值為 ooLX ftTRUQ )(39。 ??利用 oRLio tIRUf ?39。 ?其中 tto CRt ?SR RI?第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 一、問題的提出 當(dāng)計(jì)算機(jī)用于數(shù)據(jù)采集和過程控制的時(shí)候，采集對(duì)象往往是連續(xù)變化的物理量（如溫度、壓力、聲波等），但計(jì)算機(jī)處理的是離散的數(shù)字量，因此需要對(duì)連接變化的物理量（模擬量）進(jìn)行采樣、保持，再把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量交給計(jì)算機(jī)處理、保存等。計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量有時(shí)需要轉(zhuǎn)換為模擬量去控制某些執(zhí)行元件（如聲卡播放音樂等）。 A/D轉(zhuǎn)換器完成模擬量 → 數(shù)定量的轉(zhuǎn)換， D/A轉(zhuǎn)換器完成數(shù)字量 → 模擬量的轉(zhuǎn)換。 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 二、模擬接口 ⑴定義： A/D D/A轉(zhuǎn)換器可視作一外部設(shè)備 ⑵功能： 將微機(jī)系統(tǒng)的離散的數(shù)字信號(hào)和設(shè)備中連續(xù)變化的模擬量兩者建立適配關(guān)系，使 CPU能進(jìn)行 控制與監(jiān)測。 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 三、模擬輸入輸出系統(tǒng) 數(shù)字信號(hào) 模擬信號(hào) 現(xiàn)場信號(hào)1 現(xiàn)場信號(hào)2 現(xiàn)場信號(hào)n 微型 計(jì)算機(jī) 放大器 放大器 放大器 多 路 開 關(guān) 低通濾波 傳感器 低通濾波 傳感器 低通濾波 傳感器 A/D轉(zhuǎn)換器 采樣保持器 數(shù)字信號(hào) 受控對(duì)象 控制信號(hào) 模擬信號(hào) D/A轉(zhuǎn)換器 放大驅(qū)動(dòng)電路 … ?傳感器 將各種現(xiàn)場的物理量測量出來 并轉(zhuǎn)換成電信號(hào) （ 模擬電壓或電流 ） ?放大器 把傳感器輸出的信號(hào)放大到 ADC所需 的量程范圍 ?低通濾波器 用于降低噪聲 、 濾去高頻干擾 ， 以增加信噪比 ?多路開關(guān) 把多個(gè)現(xiàn)場信號(hào)分時(shí)地接通到 A/D轉(zhuǎn)換器 ?采樣保持器 周期性地采樣連續(xù)信號(hào) ， 并在 A/D轉(zhuǎn)換期間保持不變 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 一、 D/A變換器的基本構(gòu)成 模擬開關(guān) 電阻網(wǎng)絡(luò) 運(yùn)算放大器 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò) R2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò) Vref Rf 模擬開關(guān) 電阻網(wǎng)絡(luò) VO 數(shù)字量 ∑ 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 二、基本變換原理 ? 運(yùn)放的放大倍數(shù)足夠大時(shí)，輸出電壓 VO與輸入電壓 Vin的關(guān)系為： Vin Rf VO ∑ R fO inRV = VR第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 ? 若輸入端有 n個(gè)支路 , 則輸出電壓 VO與輸入電壓 Vi的關(guān)系為： ?n0 f i ni = 1 i1V = R VRVin Rf VO ∑ R1 Rn … 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 ? 令每個(gè)支路的輸入電阻為 2iRf , 并令 Vin為一基準(zhǔn)電壓 Vref，則有 ??nn0 f r e f r e fiii = 1 i = 1f11V = R V = V2 R 2第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 ? 如果每個(gè)支路由一個(gè)開關(guān) Si控制， Si=1表示Si合上， Si=0表示 Si斷開，則上式變換為 ?n0 i re fii = 11V = S V2若 Si=1,該項(xiàng)對(duì) VO有貢獻(xiàn)； 若 Si=0,該項(xiàng)對(duì) VO無貢獻(xiàn) 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò) 2R 4R 8R 16R 32R 64R 128R 256R Vref Rf VO S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 這里，上式中的 n=8 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 ? 如果用 8位二進(jìn)制代碼來控制圖中的 S1～ S8(Di=1時(shí) Si閉合； Di=0時(shí) Si斷開 )，則不同的二進(jìn)制代碼就對(duì)應(yīng)不同輸出電壓 VO； ? 當(dāng)代碼在 0～ FFH之間變化時(shí)， VO相應(yīng)地在 0～ (255/256)Vref之間變化； ? 為控制電阻網(wǎng)絡(luò)各支路電阻值的精度，實(shí)際的 D/A轉(zhuǎn)換器采用 R2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)，它只用兩種阻值的電阻 (R和 2R)。 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 R2R 網(wǎng)絡(luò)型 D/A轉(zhuǎn)換器 虛地 2R 2R R 對(duì)地電 阻為 2R 2R R 2R 2R 2R R R Rf UREF uO Sn1 Sn2 Si S1 S0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 Dn1 Dn2 Di D1 D0 IREF 2/ IREF 2/ IREF )1 ,0( ,2210R E F ?? ???iiniin DDIii RIU RE FRE F ? )1 ,0( ,2210fR E Ffo ????? ???iiniin DDRRUiRu 與權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)相比， R2R電阻網(wǎng)絡(luò)中只有 R、 2R兩種阻值，從而克服了權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)阻值多、阻值差別大的缺點(diǎn)。 第 4章 集成變換器及其應(yīng)用 主要技術(shù)指標(biāo) ?分辨率（ Resolution） 輸入的二進(jìn)制數(shù)每 177。 1個(gè)最低有效位 (LSB)使輸出變化的程度。