大學課件：第9章2模數(shù)轉換(編輯修改稿)
2024-10-27 15:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 t=t2時刻 ， vO=0， 停止計數(shù) 。 所以 t=t2時刻上式可寫作： )(2 1ttRCVTRCv R E FCnI ??????)(20 12 ttRCVTRCv R E FCnI ??????CREFCnI TDRCVTRCv ????? 2若這時計數(shù)器所計脈沖個數(shù)為 D，則上式可寫作： IR E FnvVD2?由上述分析可知 ， 雙積分 ADC完成一次轉換所需時間為： Cn TDT )2( ??雙積分 ADC具有以下特點： ⒈ 具有很強的抑制交流干擾信號的能力 。 尤其是對工頻干擾 ， 如果轉換周期選擇得合適 （ 例如 2nTC為工頻電壓周期的整數(shù)倍 ） ， 從理論上可以消除工頻干擾 。 ⒉ 工作性能穩(wěn)定 。 由 D=(2n/VREF)vI可知 ， 轉換精度只與 VREF有關 ， VREF穩(wěn)定 ， 就能保證轉換精度 。 ⒊ 工作速度低 。 完成一次轉換需 T=(2n+D)TC時間 。 ⒋ 由于轉換的是 vI的平均值 ， 所以這種 A/D轉換器只適用于對直流或變化緩慢的電壓進行轉換 。 ⒈ 轉換時間：完成一次 A/D轉換所需的時間 。 或每秒轉換的次數(shù) 。 例如 ， 某 ADC的轉換時間 T為 1ms， 則該 A/D轉換器的轉換速度為 1/T=1000次 /s。 ⒉ 分解度亦稱分辨率 。 分解度是指輸出數(shù)字量最低有效位為 1所需的模擬輸入電壓 。 常常用輸出數(shù)字量的位數(shù)表示 。例如 ， 一個八位 ADC滿量程輸入模擬電壓為 5V， 該 ADC能分辨的輸入電壓為 5/28=， 十位 ADC可以分辨的最小電壓 5/210=。 可見 ， 在最大輸入電壓相同的情況下 ， ADC的位數(shù)越多 ， 所能分辨的電壓越小 ， 分解度越高 。 ⒊ 量化誤差：是指量化產(chǎn)生的誤差 。 如采用有舍有入量化法的理想轉換器的量化誤差為 177。 (1/2) LSB。 ⒋ 精度：指產(chǎn)生一個給定的數(shù)字量輸出所需模擬電壓的理想值與實際值之間總的誤差 ， 其中包括量化誤差 、 零點誤差及非線性等產(chǎn)生的誤差 。 ⒌輸入模擬電壓范圍：指 ADC允許輸入電壓范圍。超過這個范圍， A/D轉換器將不能正常工作。例如 AD571JD輸入電壓范圍是：單極性 0V～10V，雙極性 5V～ +5V。 ADC舉例 ? 集成 ADC產(chǎn)品的型號繁多 ， 性能各異 ， 但轉換電路多數(shù)采用的是逐次逼近的原理 。 對通用型ADC0801進行簡單介紹 。 ? ADC0801是八位逐次逼近式 ADC， 采用 CMOS工藝 ， 20腳雙列直插式封裝 。 它很容易通過數(shù)據(jù)總線與微機相連而不需要附加接口邏輯電路 。其電平與 MOS和 TTL都兼容 。 ADC0801有兩個模擬電壓輸入端 ， 可以對 0V～ 177。 5V進行轉換 ，輸入信號可采用雙端輸入方式 。 ?ADC0801的結構框圖如圖 917(a)所示。 ?由時鐘發(fā)生器、比較器、數(shù)據(jù)輸出鎖存器等組成。 ?引腳圖如圖 917(b)所示，其引腳功能如下： ADC0801 圖 917(b) 集成 ADC0801引腳圖 圖 918是 ADC0801連續(xù)進行 A/D轉換的接線圖 .時鐘頻率由外接電阻 R和電容 C決定： k H zRCf6061019?????? A/D轉換是數(shù)字式儀表 、 數(shù)字控制系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)中必不可少的一個部件 。計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在計算機控制系統(tǒng)中是非常重要的 。 ? 現(xiàn)以計算機控制的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為例說明如何在計算機控制下對模擬信號進行采集和處理 。 ? 圖 919為一典型的八路計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （ DAS） 。 系統(tǒng)由傳感器 、 多路開關 、 采樣 保持電路 、可編程增益控制放大器 、 A/D轉換器和微處理器構成 。 整個系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)總線 、 地址總線和控制總線進行通信 。所謂總線就是系統(tǒng)中各部件公用的一組導線 ， 各部件通過它來傳送或接收數(shù)據(jù) 。 圖 919數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中 ， 與數(shù)據(jù)總線相連的有三個部件： ADC、 微處理器和隨機存取存儲器RAM。 控制總線用來傳送各部件所需要的控制信號 。 例如片選信號 （ ） 、讀出使能信號 （ ） 、 系統(tǒng)時鐘信號 、 觸發(fā)信號等 。 CSRD習題解答 ? 題 91解：圖 91的輸出模擬電壓公式為 ???? ???101 22niiinFREFO aRRVv將 RF=R/2 ， VREF=5V ， 輸入數(shù)字量為a3a2a1a0=1010代入上式求得： VRRaRRVvniiinFREFO165)20212021(2252201233101??????????????????? ????題 92解：圖 92的輸出模擬電壓公式為 ? 將 RF=R ， VREF=5V ， 輸 入 數(shù) 字 量 為a3a2a1a0=1011代入上式求得： ??????1022niiinFREFO aRRVvVRRaRRVvniiinFR E FO165)21212021(
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