第9讲数据采集系统ppt课件.ppt

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1、第9讲数据采集系统设计1数据采集系统的结构形式2采样保持器3多路模拟开关4A/D转换器5数据采集系统的电器隔离1数据采集系统的结构形式数据采集系统的基本结构多路分时采集单端输入系统多路同步采集分时输入系统多路同步采集多路转换系统数据采样系统基本结构多路分时采集单端输入系统多路同步采集分时输入系统多路同步采集多路转换系统2采样保持器采样保持器基本原理采样保持器基本参数集成采样保持器LF398采样保持器基本原理采样保持器基本参数捕获时间：采样命令起，输出从原保持值到当前输入信号值所需时间，一般在350ns～15s。孔径时间：保持命令起，到开关断开的时间，10～200ns。孔径抖动：孔

2、径时间的变化范围。保持建立时间：开关断开后，输出达到稳定的时间。衰减率：保持时间内，输出下降的速度。传导误差：保持时间内，由于寄生电容，输入信号引起输出信号的变化。捕获时间孔径时间孔径抖动保持建立时间传导误差集成采样保持器LF398捕获时间小于10sLF398连接3多路模拟开关多路开关的主要技术指标多路模拟开关芯片举例多路模拟开关的扩展多路开关的主要技术指标RON:导通电阻；RONVS:导通电阻温度漂移；IC:开关接通电流；IS:开关断开时的泄漏电流；CS:开关断开时，开关对地电容；COUT:开关断开时，输出端对地电容；tON:开关接通时的延迟时间；tOFF:开关断开时的延迟时间

3、；tOPEN:从一个通道的接通状态到另一个通道的接通状态所用时间。导通电阻与电源电压的关系导通电阻与温度的关系CMOS型模拟开关的导通电阻曲线4A/D转换器A/D转换器的主要性能指标A/D转换器的分类积分式A/D转换器逐次逼近式A/D转换器-A/D转换器并行比较式A/D转换器原理A/D转换器的主要性能指标分辨率，一般以位数表示，如12位AD；量化误差，一般为1/2LSB；转换速率，每秒转换的次数，1MSPS=1兆次/秒。ADC的量化过程就是用离散值近似表示连续值的过程量化单位：量化误差：偏移误差，又称零值误差，即输入零时输出不为零，可用电位器调至最小；满刻度误差，即增益误差；

4、线性度，实际转移特性与理想直线的最大偏差；AD转换器的分类按转换机理分：积分式（双积分式、多斜积分式、电荷平衡式）、逐次比较式、并行式、多级式、Σ-Δ式2.按转换精度分：低精度、中等精度、高精度、超高精度3.按转换速度分：低速、中速、高速、超高速ADC使用的关键问题1。如何确定ADC的位数整个测控系统的精度受多种因素影响，要求比总精度要求的最低分辨率高1位接口电路的要求并行接口与后续MCU匹配串行接口ADC使用的关键问题2.如何确定ADC的转换速率（MSPS）积分型、电荷平衡型、跟踪比较型ADC速度慢，约几ms到几十ms逐次比较型中等：几us~100us全并行、串并行型：20ns~

5、100ns转换速率的确定主要取决于信号的最高频率例：100us的ADC，只能处理低于2kHz的信号ADC使用的关键问题3.如何决定是否要加S/H实际操作时，由分辨率、转换时间、信号带宽决定原则：在转换时间内，信号变化要小于量化误差用12位ADC（100us、10.24Vref）对一个幅值５Ｖ的正弦波信号采样不加采样保持器加采样保持器（５us）积分式A/D转换器原理对-uI积分，计数2n-1个对基准电压积分，计数N个积分式ADC芯片举例（ICL7135）主要指标：1、在每次A/D转换前,内部电路都自动进行调零操作｡2、在±2000字(2V满量程)范围内,保证转换精度±1字｡3、具有

6、自动极性转换功能｡4、输出电流典型值1PA｡6、有过量程(OR)和欠量程(UR)标志信号输出,可用作自动量程转换的控制信号｡7、输出为动态扫描BCD码｡ICL7135积分式ADC的工作过程如何进一步提高测量效率和精度？多斜ADC积分型ADC的特点：⑴抗干扰能力强。(与Vi平均值成正比)⑵精度高。(两次积分用同一个积分器，积分器本身的误差能抵消。)⑶速度较慢。⑷一般用于工业现场仪表。STARTCLOCKEOCOE控制与定时逐次逼近寄存器D/A转换器输出缓冲器比较器VREF...D7D0输入的模拟量逐次逼近式A/D转换器原理STARTCLOCKEOCOE控制与定时逐次逼近寄存器D/A转

7、换器输出缓冲器比较器VREF=5.0V...D7D03.4375V100000002.5V逐次逼近式A/D转换器原理STARTCLOCKEOCOE控制与定时10000000D/A转换器输出缓冲器比较器VREF=5.0V...D7D03.4375V2.5V低110000003.75V逐次逼近式A/D转换器原理STARTCLOCKEOCOE控制与定时11000000D/A转换器输出缓冲器比较器VREF=5.0V...D7D03.4375V3.75V高3.125V10100