AD574[1].ppt

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1、数据采集接口计算机对温度、压力、位移、流量、光亮度、速度等模拟量进行分析前，需要一个接口电路把模拟物理量转变数字序列，或将计算机产生的数字序列变换成物理装置可以接受的模拟量数据采集系统框图数据采集系统说明多路模拟开关(MUX)：多个模拟输入通道通过MUX分时使用A/D变换器多路模拟开关MUX有N个通道选择端，2N个模拟输入端可编程放大器(PGA)：多路模拟通道之间电压范围可能有较大差异，因此各通道采用不同的放大倍数采样/保持：在一次A/D转换时间内，保持输入端电压不变，减小A/D转换的输出误差数据采集系统说明A/D转换器：是数据采集系统的前向通道(模拟至数字转换通道)的核心N位A/D的分辨层

2、次是2N，每级电压是LSB=ΔV/2N系统的采集频率：A/D转换时间tAD和采/保跟踪时间th之和决定系统的采集频率fsD/A转换器是后向通道(数字至模拟转换通道)的核心，决定后向通道的速度与精度数据采集系统说明模拟放大与平滑D/A输出模拟值进行放大，满足目标要求阻抗匹配，由高阻抗输入低阻抗输出的运放电路提供输出缓冲提供低通滤波，将D/A输出的阶梯波形变成平滑波形数据缓冲与接口电路A/D转换结果由接口控制传入内存内存中的数字序列通过接口传送给D/A定时与控制逻辑时序图时序说明(1)开始MUX开关切换(2)开始PGA放大倍数切换(3)开始采样/保持(4)开始A/D转换(5)A/D转换完成数据传

3、送方法I/O方式查询方式中断方式DMA方式存储器方式数据缓存：高速采集一组数据后，再成组向主机传送乒乓缓存采用内存直接映像方法采样/保持电路任何A/D转换器都要时间来完成量化及编码，转换时，如果模拟量变化，将直接影响转换精度特别在同步系统中，几个量均要取同一瞬时的值,就要采样/保持器，简称S/H采样/保持电路采样/保持器的作用保持模拟信号稳定以便能够完成A/D转换在测量中同时对多路模拟输入量采样消除D/A转换器的输出瞬变，如限制输出电压的尖峰把一个D/A变换器输出分配到电压必须保持恒定的几个点,使这些点上的电压保持恒定不变采样/保持器的主要参数采集时间(捕捉时间)：当置于采样方式时，输出跟

4、踪输入需要的时间。采集时间T是指从采样开始到输出稳定之间的时间转换速率：指输出变化的最大速率，以V/s为单位孔径时间：当采样保持器从采样转入保持时，采样开关完全断开所需的时间，即进入保持控制后，实际的保持点会滞后真正要求保持点一段时间，一般是纳秒级孔径时间示意图下跌率(衰减率)在进入保持阶段后,输出不会绝对不变而会有一个小的下跌，以mV/s表示这是由于开关的漏电流及保持电容的其它泄漏通路造成的在选择保持电容的容量时,要折衷地考虑采集时间和下跌率常用的采样/保持器芯片采样/保持器分为单片型、混合型和模块型LF398的CH=0.001μF时，采样精度为0.1%的采集时间为4μs当CH=0.01μ

5、F时，同样精度的采集时间为20μs在转换时间较长且精度高的系统中应该用较大电容当然较大电容带来的是采样时间加长这对矛盾应该根据精度和A/D转换时间折中选取数据采集系统简化框图数据采集过程预采样滤波器为满足采样定理的要求而滤除高频干扰采样器按预定的时间间隔将模拟信号离散化，再把离散子样进行量化与编码变成数字信号计算机对数字进行处理处理结果由数模转换器转换成模拟量经平滑滤波器送到外界系统模拟信号的数字化过程A/D转换原理A/D分类：计数式A/D转换，逐次逼近转换，双积分式A/D转换，并行A/D转换，串/并行A/D转换等计数式A/D转换线路比较简单，但转换速率比较慢双积分式A/D转换精度高并行A/

6、D转换、串/并行A/D转换速度快逐次逼近型A/D转换既照顾了转换速度，又具有一定的精度逐次逼近型A/D的原理逐次逼近A/D的原理A/D转换时，先将最高位置1，即取最大电压的1/2与输入电压比较，如果输入小于1/2，最高位置0，否则最高位就是1次高位再置1，即在1/2范围中再作对半搜索以此决定次高位的值，依次类推逐次逼近法也称为二分搜索法或对半搜索法A/D转换器的主要参数1、分辨率它相应于最低二进位(LSB)的模拟量值，图中为0.625V通常用位数表示分辨率，如4位、8位、12位等4位A/D的满度电压为9.375V则LSB=9.375/(24-1)=0.625V4位A/D的理想转换特性2、量化

7、误差对一定范围连续变化的模拟量只能反映成同一个数字量，因此有误差从6.875-1/2×(0.625)至6.875+1/2×(0.625)范围内，所反映的数字量都是1011所以存在±1/2LSB的量化误差这个误差是量化过程不可避免的3、精度除了量化误差，还有其他因素如非线性引起的误差精度指量化误差和附加误差之和附加误差的总和，称总不可调误差实际上就是A/D调整到最精确情况下还存在的附加误差4、转换时间从发出启