微型计算机控制技术第二章ppt课件.ppt

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1、第2章输入/输出接口与过程通道2.6A/D转换器及接口技术2.6.1逐次逼近式A/D转换原理2.6.2如何选择A/D转换器件2.6.3常用A/D转换器2.6.4A/D转换器的接口技术2.6A/D转换器及接口技术A/D转换器是把模拟电压或电流转换成数字量的集成电路器件，是模拟量输入通道中的关键器件，其性能对通道的设计和计算机控制系统性能的影响很大。按位数来分：有4位、8位、12位、16位等按结构来分：有单一功能A/D转换器，有多功能的A/D转换器，如AD363，其内部含有16路多路开关、数据放大器、采样保持器及12位A/D转换器。按工作原理来分

2、：有双积分型、逐次逼近型、∑-△调制型及电压频率变换型等。2.6.1逐次逼近式A/D转换原理逐次逼近式种类多、应用广。主要由逐次逼近寄存器SAR、D/A转换器、比较器、时钟及控制逻辑等组成。2.6.1逐次逼近式A/D转换原理转换原理：逐位设定SAR寄存器中的数字量，该数字量经过D/A转换后得到电压Uo，将Uo与待转换的输入模拟电压Ui进行比较。根据比较结果，修正SAR中的数字量，逐次逼近输入模拟量。2.6.1逐次逼近式A/D转换原理比较时，先从SAR的最高位开始，逐次确定各位的数码是“1”还是“0”工作过程如下：如果Ui≥Uo，该位的“1”保

3、留；如果UiUo，最高位保留。依次类推，给定输入3.5V电压时对应的逐次比较过程如下：UO=0.3125V×D*Ui=3.5V步骤SAR内容转换后电压UO(V)UiUO比较该位去留8421(1)10002.5Ui>UO保留(2)110

4、03.75UiUO保留(4)10113.4375Ui>UO保留结果1011误差：3.5V－3.4375V=0.0625VUO=0.3125V×D*Ui=3.5V2.6.2如何选择A/D转换器件1．A/D转换器的位数对于测量或测控系统，模拟信号都是先经过测量装置再经过A/D转换器转换后采进行处理的，也就是说，总的误差是由测量误差和量化误差共同构成的。因此A/D转换器的精度应与测量装置的精度相匹配。量化误差与A/D转换器位数有关。A/D转换器的分辨率通常用位数n来表示，如8位、12位等。一般把8位以下的A/

5、D转换器称为低分辨率A/D转换器，9~12位的称为中分辨率的A/D转换器，13位以上的称为高分辨率A/D转换器。分辨率定义为满刻度电压与2n的比值，即分辨率是A/D转换器对微小输入量变化的敏感程度。假设A/D转换器的位数为n，满量程电压为FSR，则分辨率定义为：量化单位就是分辨率。相对分辨率定义为：A/D转换器分辨率与位数的关系（假设满量程为10V）位数级数相对分辨率绝对分辨率82560.391%39.1mV1010240.0977%9.77mV1240960.0244%2.44mV14163840.0061%0.61mV16655360.0

6、015%0.15mV分辨率的高低取决于位数的多少，因此，一般用位数来间接表示分辨率。2．A/D转换器的转换速率A/D转换器从启动转换到结束转换，需要一定的转换时间。转换时间的倒数就是转换速率，它是每秒钟完成的转换次数。3．采样/保持器对于一般频率较高的模拟信号都要加采样/保持器。如果信号频率不高，A/D转换的时间短，即采用高速A/D器件时，可不使用采样/保持器。采集直流或者变化非常缓慢的信号时，也可以不使用采样/保持器。4．A/D转换器量程表示A/D转换器所能转换的输入电压范围，如-5V~+5V，0~10V，0~5V等。有些A/D转换器件提供

7、了不同量程的引脚，只有正确使用，才能保证转换精度。5．偏置极性有些A/D器件提供了双极性偏置控制。当此引脚接地时，信号为单极性输入方式，当此引脚接基准电压时，信号为双极性输入方式。6．数据输出方式A/D转换器件输出的逻辑电平多数为TTL电平，有并行和串行两种输出形式。7．工作温度范围由于温度会对运算放大器和电阻网络产生影响，故只有在一定的温度范围内才能保证额定的精度指标。8．线性度线性度指的是实际A/D器件的转移函数与理想直线的最大偏移。9．A/D转换对电源电路的要求A/D转换器对电源的要求较高。这是因为在A/D转换电路中，电源除了完成对A/

8、D转换芯片供电外，还需提供A/D转换的基准电压。基准电源的精度将影响A/D转换结果精度。如何选择合适的电压基准源呢？简单来说，需要电压基准源简单、基准电压稳定。2.