《医学信号采集系统》ppt课件

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1、2.2.2ADC芯片的分类及原理根据转换的原理来分，常用的ADC有：①积分式ADC③逐次逼近式ADC③快速ADCA/D转换器的分类以高精度、高分辨率和低转换速度为其特点。在—些有强电干扰，而信号变化极其缓慢的应用场合Principle1）积分式ADCABNA/D转换器的分类触发时刻t1开始到计数器计满发出溢出脉冲的时刻t2为止，这段时间T1称为采样阶段。T1等于Tcp*Nmax是定值。这时积分运算放大器的输出电压U为：t2时刻，转换器进入比较阶段。到输出Uo降到零的时刻t3，通过控制逻辑电路将计数器关闭。这一段时间为t3－t

2、2＝Tx此时积分器输出电压为零，即：A/D转换器的分类易于获得较高的转换速度、高分辨率及较高的精度，也易于和微机接口。比较常用2）逐次比较式ADCPrincipleA/D转换器的分类当未知电压Ux接入后，由CPU给出START＝1信号启动A／D转换，随即芯片输出/BUSY信号，表示ADC正在转换。ADC转换时先使高位数字DN-1＝1，经片内的数模转换环节转换成对应一个整量程一半的权值基准电压Uc，与输入电压Ux相比较：若Ux>Uc，则保留此位；若Ux

3、DAC后转换成Uc，与Ux相比较，重复进行二进制各位的搜索比较，直到最后确定最低位D0后，给出状态面/BUSY＝“1”，并允许转换的信号数字输出。逐次比较式ADC经过移位寄存器后容易获得串行数字输出。A/D转换器的分类3）快速ADC并行比较型ADCPrinciple快速ADC分为两种：并行比较型ADC、串-并行比较型ADCA/D转换器的分类并行比较型ADC是利用2n－1个电压比较器，使输入电压同时与2n－1个参考电压进行比较，其中n为二进制的位数。如n＝8，则需要255个参考电压和比较器，同时与对应Ux比较，再经过译码输出。

4、下图表示一个n＝3的并行比较型ADC的原理电路图。被测电压Ux接在7个比较器的“+”端，而参考电压按二进制比例分出了7级，用分压器分别接入7个比较器的“－”端。若Ux大于被比较的参考电压，比较器输出电平“1”；若Ux低于被比较的参考电压，则输出电平“0”。7路信号输出经寄存器送到二进制译码电路的输出端形成与Ux对应的三位二进制代码。串并行比较型ADCPrinciple被转换的电压Ux一方面加到高3位并行比较型ADC的输入端，产生高3位的数字输出，再经3位DAC转换为模拟电压U’x，另外输人模拟电压Ux经模拟延迟得U”x，其延

5、迟时间与高3位转换时间相等。U’x与U”x同时加到运算放大器的输入端，其输出电压为U”x－U’x，然后将其差值通过低位并行ADC转换出低3位的数字，存人输出数字锁存器，就可以获得6位分辨率的数字输出。2.1.3仪器设计时A/D转换器的选取在信号的变化范围内，不能因AD转换器分辨率过低造成测量“死区”。如信号

6、x(t)

7、的最大值为Xmax，最小值为Xmin，对舍入量化来说，必须满足q/2≤Xmin在设计微机化仪器时，正确选用AD转换器的关键，在于合理选择其字长、变换速度及确定采样／保持器是否必要。ExampleAD转换器的字长

8、直接影响量化精度2.3各种AD转换芯片及其接口2.3.1双积分式AD芯片及其接口1.微处理机控制双积分式A/D转换器双积分式A/D转换器与微处理器的接口有两种方法：第一种方法是采用微处理器直接实现对双积分式A/D转换器全部转换过程的控制；第二种方法是采用含有逻辑控制电路的单片式双积分式A/D转换器芯片，其接口的任务主要是在双积分A/D转换结束之后读取结果微处理器控制双积分式A/D转换器的原理图控制流程框图2.MC14433A/D芯片及其接口双积分式A/D转换器与微处理器的接口有两种方法：第一种方法是采用微处理器直接实现对双积

9、分式A/D转换器全部转换过程的控制；第二种方法是采用含有逻辑控制电路的单片式双积分式A/D转换器芯片，其接口的任务主要是在双积分A/D转换结束之后读取结果MC14433转换结果以BCD码形式，分时按千、百、十、个位由Q0～Q3端送去，相应的位选通信号由DS1～DS4提供。每个选通脉冲宽度为18个时钟周期，相邻选通脉冲之间的间隔为2个时钟脉冲，其输出时序如下图所示。在DS2，DS3，DS4选通期间，Q0～Q3分时输出三个完整的BCD码数，分别代表百位、十位、个位的信息。但在DS1选通期间，输出端Q3～Q0除表示千位信息外，还有

10、超欠量程和极性标志信号，具体规定为：Q3表示千位数，低电平“0”表示千位为1，高电平“1”表示千位为0；Q2代表被测电压的极性，“1”表示正，“0”表示负；Q0为超欠量程标志，“1”表示超或欠量程，其中Q3为1时为欠量程，Q3为0时为超量程。阶段1：模拟调零阶段阶段2：数字调零阶段阶段3：