《模拟量输入通道》PPT课件.ppt

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1、第三章模拟量输入通道本章要点：1．模拟量输入通道的结构组成。2．多路开关，前置放大、采样保持等各环节的功能作用。3．8位A/D转换器ADC0809芯片及其接口电路。4．12位A/D转换器AD574A芯片及其接口电路。返回总目录引言3.1信号调理电路3.2多路模拟开关3.3前置放大器3.4采样保持器3.5A/D转换器3.6A/D转换模板思考题主要内容：模拟量输入通道的任务：转换——模拟量到数字量的转换。组成核心——A/D转换器引言将现场物理量变换为电信号抑制干扰、保证A/D转换精度实现多选一将输入信号放大到A/D可

2、接受的范围保持、保证A/D精度核心，实现A到D的转换进行地址译码，产生片旋信号和写信号3.1信号调理电路在控制系统中，对被控量的检测往往采用各种类型的测量变送器，当它们的输出信号为0-10mA或4-20mA的电流信号时，一般是采用电阻分压法把现场传送来的电流信号转换为电压信号，以下是两种变换电路。1.无源I/V变换2.有源I/V变换1.无源I/V变换构成－－无源器件电阻＋RC滤波＋二极管限幅等实现，取值:输入0-10mA，输出为0-5V，R1=100Ω，R2=500Ω；输入4-20mA，输出为1-5V，R1=10

3、0Ω，R2=250Ω；电路图：2.有源I/V变换构成－－运算放大器＋电阻电容组成；电路放大倍数－－同相放大电路取值－R1=200Ω，R3=100kΩ，R4=150kΩ输入0~10mA输出0~5VR1=200Ω，R3=100kΩ，R4=25kΩ输入4~20mA输出1~5V电路图：3.2多路模拟开关主要知识点3.2.1结构原理3.2.2扩展电路3.2.1结构原理图CD4051结构原理链接动画构成－电平转换、译码驱动及开关电路三部分组成。3.2.2扩展电路链接动画图多路模拟开关的扩展电路3.3前置放大器主要知识点引言3

4、.3.1测量放大器3.3.2可变增益放大器引言链接动画图放大电路前置放大器的任务－将输入模拟小信号放大到A/D转换的量程范围，如0-5VDC;3.3.1测量放大器链接动画对称结构，可抑制共模干扰。3.3.2可变增益放大器链接动画3.4采样保持器3.4.1数据采样定理3.4.2采样保持器3.4.1数据采样定理链接动画图信号的采样过程周期采样过程：3.4.2采样保持器1、零阶采样保持器链接动画图零阶采样保持器构成－－输入输出缓冲放大器A1、A2和采样开关S、保持电容CH。工作过程－采样期间，开关S闭合，输入电压VIN

5、通过A1对CH快速充电，输出电压VOUT跟随VIN变化；保持期间，开关S断开，由于A2的输入阻抗很高，理想情况下电容CH将保持电压VC不变，因而输出电压VOUT=VC也保持恒定。2、零阶集成采样保持器图集成采样保持器（a）AD582（b）LF198/298/398图3－9集成采样保持器3.5A/D转换器3.5.1工作原理与性能指标3.5.2ADC0809芯片及其接口电路3.5.3AD574A芯片及其接口电路主要知识点3.5.1工作原理与性能指标1．逐位逼近式A/D转换原理2．双积分式A/D转换原理3．电压/频率式

6、A/D转换原理4．A/D转换器的性能指标1．逐位逼近式A/D转换原理链接动画图逐位逼近式A/D转换原理图例题3-2：一个8位A/D转换器，设VR+=5.02V，VR=0V,计算当VIN分别为0V、2.5V、5V时所对应的转换数字量。解：把已知数代入公式（3-4）：0V、2.5V、5V时所对应的转换数字量分别为00H、80H、FFH。此种A/D转换器的常用品种有普通型8位单路ADC0801～ADC0805、8位8路ADC0808/0809、8位16路ADC0816/0817等，混合集成高速型12位单路AD574A

7、、ADC803等。2．双积分式A/D转换原理图双积分式A/D转换原理图3．电压/频率式A/D转换原理图电荷平衡式V/F转换原理（1）分辨率分辨率是指A/D转换器对微小输入信号变化的敏感程度。分辨率越高，转换时对输入量微小变化的反应越灵敏。通常用数字量的位数来表示，如8位、10位、12位等。分辨率为n，表示它可以对满刻度的1/2n的变化量作出反应。即：分辨率=满刻度值/2n4．A/D转换器的性能指标A/D转换器的转换精度,用绝对误差和相对误差来表示。绝对误差＝实际模拟量输入值－理论值绝对误差包括增益误差，零点误差和

8、非线性误差等。相对误差－(指绝对误差/满刻度值)*100%对A/D转换器常用最低有效值的位数LSB（LeastSignificantBit)）来表示，1LSB=1／2n。例如，对于一个8位0~5V的A/D转换器，如果其相对误差为±1LSB，则其绝对误差为±19.5mV，相对百分误差为0.39％。一般来说，位数n越大，其相对误差（或绝对误差）越小。（2）转换精度（3）转换时