A/D转换电路

接线图 2023年07月21日 23:07 236 admin

离散系统或采样数据系统--把连续变化的量变成离散量后再进行处理的计算机控制系统。离散系统的采样形式--有周期采样、多阶采样和随机采样。应用最多的是周期采样。
周期采样--就是以相同的时间间隔进行采样，即把一个连续变化的模拟信号y(t)，按一定的时间间隔T 转变为在瞬时0，T，2T，…的一连串脉冲序列信号y*(t)，如图下图所示。

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    采样器的常用术语：
    采样器或采样开关--执行采样动作的装置，
    采样时间或采样宽度τ--采样开关每次闭合的时间
    采样周期T--采样开关每次通断的时间间隔
    在实际系统中，t《T ，也就是说，可以近似地认为采样信号y*(t)是y(t)在采样开关闭合时的瞬时值。由经验可知，采样频率越高，采样信号 y*(t)越接近原信号y(t)，但若采样频率过高，在实时控制系统中将会把许多宝贵的时间用在采样上，从而失去了实时控制的机会。为了使采样信号y*(t)既不失真，又不会因频率太高而浪费时间，我们可依据香农采样定理。香农定理指出：为了使采样信号y*(t)能完全复现原信号y(t)，采样频率f 至少要为原信号最高有效频率fmax的2倍，即f A/D转换电路第2张 2fmax。采样定理给出了y*(t)唯一地复现y(t)所必需的最低采样频率。实际应用中，常取f （5-10）fmax。
    1、零阶采样保持器--在两次采样的间隔时间内，一直保持采样值不变直到下一个采样时刻。它的组成原理电路与工作波性如图(a)、(b)所示。采样保持器由输入输出缓冲放大器A1、A2和采样开关S、保持电容CH等组成。采样期间，开关S闭合，输入电压VIN通过A1对CH快速充电，输出电压VOUT跟随VIN变化；保持期间，开关S断开，由于A2的输入阻抗很高，理想情况下电容CH将保持电压VC不变，因而输出电压VOUT=VC也保持恒定。

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显然，保持电容CH的作用十分重要。实际上保持期间的电容保持电压VC在缓慢下降，这是由于保持电容的漏电流所致。保持电压VC的变化率为

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    式中：ID--为保持期间电容的总泄漏电流，它包括放大器的输入电流、开关截止时的漏电流与电容内部的漏电流等。电容CH值--增大电容CH值可以减小电压变化率，但同时又会增加充电即采样时间，因此保持电容的容量大小与采样精度成正比而与采样频率成反比。一般情况下，保持电容CH是外接的，所以要选用聚四氟乙烯、聚苯乙烯等高质量的电容器，容量为510-1000pF。
    注意：AD采样器的实际采样率，不仅与自身参数有关还与信号输入通道带宽和阻抗特性有关。
    分辨率：对应一个数字输出的模拟输入电压有一定的幅度范围，若超过这个幅度范围，数字输出就会发生变化，能分辨的最小电压范围叫做分辨率。通常用LSB(一个单位分辨率)表示。
    量化和量化误差：将幅度连续取值的模拟信号变为只能取有限个某一最小当量的整数倍数值的过程称为量化。通过量化将连续量转换成离散量，必然存在类似于四舍五入产生的误差，最大误差可达到1LSB的1/2。此误差叫做量化误差。

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    精度：理想的ADC是指不含量化误差以外的误差，但实际上由于使用的元件和噪声等产生各种误差。精度是表示所含误差的比例，用刻度的百分比或PPM表示。精度分为绝对精度和相对精度。
    转换时间：完成一次转换所需要的时间，转换速率是转换时间的倒数。转换速率常用采样速率表示，采样速率是采样时间的倒数。
    一般提高AD分辨率可提高采样精度，但过分追求分辨率也无助于采样精度。
    A/D转换器接口电路主要cpu如何分时采集多路模拟量输入信号的，即主机如何启动A/D转换、判断模数转换完成、读入转换结果。AD转换电路类型有查询模式，定时模式，中断模式。