畢業(yè)設計答辯(1)-文庫吧資料
2025-01-26 07:46本頁面
【正文】 然增加電感元件的體積，重量與成本。 濾波器的設計 對不同頻率的信號具有選擇性的電路稱為濾波網(wǎng)絡或濾波器，它只允許一些頻率的信號通過，同時又衰減或抑制另一些頻率的信號。 ? 所謂嵌入式模數(shù)轉換器是指將模擬多路開關、采樣保持、 A/D轉換、微控制器集成在一個芯片上，經(jīng)常采用逐次比較型進行 A/D轉換，模擬輸入信號一般為非負單極性，且輸入信號的電壓范圍為 0～ AVREF， A/D轉換器具有獨立的模擬電源與參考電壓。采用此種方法對硬件資源要求很高。于是需要在調(diào)理電路中加入抗混疊濾波器。 我們在考慮到信號幅值的同時，還要考慮到信號的另外一個特征即信號頻率。有時被測信號的幅度遠遠大于 Vref，這時就需要對信號進行衰減。 ? 硬件設計的主要內(nèi)容有 ： * 采集和處理方案設計； * 根據(jù)精度和速度要求選擇 A/D轉換器件； * 原理圖設計； * PCB設計?？梢詫﹄娫醇案鞣N信號進行實時監(jiān)控。數(shù)據(jù)采集時，可選擇單次或連續(xù)轉換。這個濾波器稱為抗混疊濾波器。 右圖顯示了一個信號分別用合適的采樣率和過低的采樣率進行采樣的結果。反過來說，如果給定了采樣頻率，那么能夠正確顯示信號而不發(fā)生畸變的最大頻率叫做恩奎斯特頻率，它是采樣頻率的一半。是信號調(diào)理單元關心的主要問題。 信號調(diào)理板主要由運算放大器及阻容電路、頻率及幅值調(diào)整電路等組成。 信號調(diào)理的作用 信號調(diào)理板主要作用有二點 ? 一是將模擬量的輸入幅值調(diào)整到 AD轉換板適合的范圍。 ? 信號調(diào)理是將數(shù)據(jù)采集設備轉換成一套完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集設備通過信號調(diào)理單元后可以直接連接到廣泛的傳感器和信號類型 (從熱電偶到高電壓信號 )。顯然，固定增益信號調(diào)理電路無法兼顧對上述兩類信號子樣的高分辨率 A/D轉換。然而，在某些應用領域，一方面信號有效幅值輸入范圍較小，另一方面信號又極其微弱，因此，一般需要調(diào)理電路具備 100dB以上的信號放大能力，而運放和采樣裝置引入的失調(diào)可能高達 100～ 200μV，同時還具有一定的熱漂移。 上圖說明了這一點，將 0010 1100中各位表示的電壓相加，可以得到： ++ = 即 為八位數(shù)字信號為 0010 1100。逐次逼近 ADC所需的時鐘周期與執(zhí)行轉換所需的輸出位數(shù)相同。轉換的第一步是檢驗輸入是否高于參考電壓的一半，如果高于，將輸出的最高有效位 (MSB)置為1。 常用的 ADC類型包括閃速 ADC、 逐次逼近 ADC和 sigmadelta ADC。 模數(shù)轉換器 (ADC)接收模擬輸入 (電壓或電流 )，并轉換為可被微處理器讀取的數(shù)字值。 在精度要求不是很高的場合，我們經(jīng)常利用嵌入微控制器片內(nèi)的 A/D轉換器來實現(xiàn)模數(shù)轉換，以此來降低系統(tǒng)的成本 ，但由此又產(chǎn)生了另外的問題，嵌入式模數(shù)轉換器是否具有所要求的精度，若超出測量范圍如何與測量電路進行接口，以及如何減小微控制器的電磁干擾提高嵌入式模數(shù)轉換器的精度問題。 模數(shù)轉換概述 ? 在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，模數(shù)轉換器是其中至關重要的環(huán)節(jié)，模數(shù)轉換器的精度以及系統(tǒng)的成本直接影響到系統(tǒng)的實用性，因此，如何提高模數(shù)轉換器的精度和降低系統(tǒng)的成本是衡量系統(tǒng)是否具有實際應用價值的標準。由于輸入信號變化速度不同，系統(tǒng)對分辨率、精度、轉換速率及成本的要求也不同，所以 A/D轉換器的種類也較多。采樣 /保持電路的作用是快速拾取模擬多路開關輸出的字樣脈沖，并保持幅值恒定，以提高A/D轉換器的轉換精度，如果把采樣 /保持電路放在模擬多路開關之前（每道一個），還可實現(xiàn)對瞬時信號進行同時采樣。但這僅僅在物理量變化比較緩慢、變換周期在數(shù)十至數(shù)百毫秒之間的情況下即較合適。 ? 在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，往往要對多個物理量進行采集，即所謂 多路巡回檢測 ，這可通過 多路模擬開關 來實現(xiàn)。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本組成 ? 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分，硬件部分憂可以分為模擬部分和數(shù)字部分。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要兩個衡量指標是 精度 和 速度 。它以單片機、DSP、 PC機等作為 CPU，控制 A/D轉換器件工作，將模擬量轉換成數(shù)字量。還可以將數(shù)據(jù)寫入芯片，在可編程邏輯器件的數(shù)據(jù)下載中也使用JTAG接口，出現(xiàn)了在系統(tǒng)編程 (ISP)的概念，也就是，即使可編程邏輯器
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