模拟量输入输出通道课件.ppt

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1、第2章智能仪器模拟量输入/输出通道2.1模拟量输入通道2.1.1A／D转换器概述2.1.2逐次比较式A／D转换器与微型计算机接口2.1.3积分式A／D转换器与微型计算机接口2.2高速模拟量输入通道2.3模拟量输出通道2.4数据采集系统第2章智能仪器模拟量输入/输出通道智能仪器所处理的对象大部分是模拟量。而智能仪器的核心——微处理器能接受并处理的是数字量，因此被测模拟量必须先通过A／D转换器转换成数字量，并通过适当的接口送入微处理器。在这里，我们把A／D转换器及其接口称为模拟量输入通道。同样，微处理器处理后的数据往往又需要使用D／A转换器及相应的接口将其变换成模拟量送出。在这里，我

2、们把D／A转换器及相应的接口称为模拟量输出通道。2.1模拟量输入通道2.1.1A／D转换器概述A／D转换器是将模拟量转换为数字量的器件，这个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量，但在一般情况下，模拟量是指电压而言的。一、A／D转换器的定义分辨率与量化误差转换精度转换速率满刻度范围二、A／D转换器的技术指标二、A／D转换器的技术指标分辨率与量化误差分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的技术指标。例如：某A/D转换器为12位，若用百分比表示，即表示该转换器可以用212个二进制数对输入模拟量进行量化，其分辨力为1LSB。若用百分比表示，其分辨率为（1/212)×100

3、％=0.025％，若允许最大输入电压为10V，则它能分辨输入模拟电压的最小变化量为10V×1/212=2.4mV。A/D转换器的分辨率取决于A/D转换器的位数，所以习惯上也以BCD码数的位数直接表示。二、A／D转换器的技术指标分辨率与量化误差量化误差是由A/D转换器有限字长数字量对输入模拟量进行离散取样（量化）引起的误差，其大小在理论上为一个单位（1LSB）。将实际转移曲线在零刻度处偏移1/2单位，可使得量化误差为±1/2LSB。A/D转换器的量化误差2.1.1A／D转换器概述二、A／D转换器的技术指标分辨率与量化误差分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的技术指标。

4、A/D转换器的分辨率取决于A/D转换器的位数，所以习惯上以输出二进制数或BCD码数的位数来表示。量化误差是由于A/D转换器有限字长数字量对输入模拟量进行离散取样（量化）引起的误差，其大小在理论上也为一个单位（1LSB）。量化误差和分辨率是统一的，即提高分辨率可以减小量化误差。2.1.1A／D转换器概述二、A／D转换器的技术指标2、转换精度转换精度反映了一个实际A/D转换器与一个理想A/D转换器在量化值上的差值，用绝对误差或相对误差来表示。由于理想A/D转换器也存在着量化误差，因此，实际A/D转换器转换精度所对应的误差指标不包括量化误差在内。转换精度指标通常由以下分项误差有组成：

5、①偏移误差②满刻度误差③非线性误差④微分非线性误差转换精度转换精度指标通常由以下分项误差有组成：①偏移误差：是指输出为零时，输入不为零的值，所以有时又称零点误差。偏移误差可以通过在A/D转换器的外部加接调节电位器，将偏移误差调至最小。②满刻度误差：又称增益误差，它是指A/D转换器满刻度时输出的代码所对应的实际输入电压值与理想输入电压值之差，满刻度误差一般是由参考电压、放大器放大倍数、电阻网络误差等引起。满刻度误差可以通过外部电路来修正。③非线性误差：是指实际转移函数与理想直线的最大偏移。非线性误差不包括量化误差，偏移误差和满刻度误差。④微分非线性误差：是指转换器实际阶梯电压与理

6、想阶梯电压(1LSB)之间的差值。为保证A/D转换器的单调性能，A/D转换器的微分非线性误差一般不大于1LSB。非线性误差和微分非线性误差在使用中很难进行调整。2.1.1A／D转换器概述二、A／D转换器的技术指标3、转换速率转换速率是指A／D转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。转换速率也可表述为转换时间，即A／D转换从启动到结束所需的时间，转换速率与转换时间互为倒数。例如，某A／D转换器的转换速率为5MHz，则其转换时间是200ns。2.1.1A／D转换器概述二、A／D转换器的技术指标4、满刻度范围满刻度范围是指A／D转换器所允许最大的输入电压范围。如(0～5)V，(0～10)

7、V，(－5～＋5)V等满刻度值只是个名义值，实际的A／D转换器的最大输入电压值总比满刻度值小1／2n（n为转换器的位数）。这是因为0值也是2n个转换器状态中的一个。例如12位的A／D转换器，其满刻度值为10V，而实际允许的最大输入电压值为×10＝9.9976V。三、A／D转换器的分类①逐次比较式A／D转换器：转换时间一般在μs级，转换精度一般在0.1％上下，适用于一般场合。②积分式A／D转换器：其核心部件是积分器，因此转换时间一般在ms级或更长，但抗干扰性能强，转换精度可达0.0