最新智能仪器模拟量输入输出通道61教学讲义PPT.ppt

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1、智能仪器模拟量输入输出通道61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

2、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：①偏移误差②满刻度误

3、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

4、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／

5、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)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

6、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0.01％或更高。适于数字电压表类仪器采用。③并行比较式又称闪烁式：采用并行比较，其转换时间可达ns级，但抗干扰性能较差，由于工艺限制，其分辨率一般不高于8位。可用于数字示波器等要求转换速度较快的仪器中。④改进型是在上述某种形式A／D转换器的基础上，为满足某项高性能指标而改进或复合而成的。例如余数比较式即是在逐次比较式的基础上加以改进，使其在保持原有较高转换速率的前提下精度可达0.01％以上。2.1.2逐

7、次比较式A／D转换器与计算机接口一、逐次比较式A／D转换器原理它由N位寄存器、N位D／A转换器、比较器、逻辑控制电路、输出缓冲器五部分组成，逐次比较式A／D转换器大都做成单片集成电路形式，使用时只需发出A／D转换启动信号，然后在EOC端查知A／D转换过程结束后，取出数据即可（实际A／D转换过程已不是非常重要）。二、ADC0809芯片及其接口二、ADC0809芯片及其接口ADC0809由三大部分组成：1、8路输入模拟量选择电路：8路输入模拟量信号分别接到IN0～IN7端。A，B，C为输入地址选择线，地址信

8、息由ALE的上升沿打入地址锁存器。2、逐次比较式A／D转换器：START为启动信号，其上升沿复位内部寄存器，下降沿启动A／D转换。EOC为转换结束标志位，“0”表示正在转换，“1”表示一次A/D转换的结束。CLOCK为外部时钟输入信号，当时钟频率取640kHz时，转换一次约需100μs时间（ADC0809所能容许的最短转换时间）。3、三态输出缓冲锁存器：A／D转换的结果由EOC信号上升沿打入三态输出缓冲锁存器。OE为输出允许