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發(fā)布時間:2021-07-03 02:16  

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采用雙積分法的A/D轉(zhuǎn)換器由電子開關(guān)、積分器、比較器和控制邏輯等部件組成。

基本原理是將輸入電壓變換成與其平均值成正比的時間間隔,再把此時雙積分式AD轉(zhuǎn)換器原理圖間間隔轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,屬于間接轉(zhuǎn)換。 雙積分法A/D轉(zhuǎn)換的過程是:先將開關(guān)接通待轉(zhuǎn)換的模擬量Vi,Vi采樣輸入到積分器,積分器從零開始進(jìn)行固定時間T的正向積分,時間T到后,開關(guān)再接通與Vi極性相反的基準(zhǔn)電壓VREF,將VREF輸入到積分器,進(jìn)行反向積分,直到輸出為0V時停止積分。間接法不將電壓直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字,而是首先轉(zhuǎn)換成某一中間量,再由中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字。Vi越大,積分器輸出電壓越大,反向積分時間也越長。計(jì)數(shù)器在反向積分時間內(nèi)所計(jì)的數(shù) 值,就是輸入模擬電壓Vi所對應(yīng)的數(shù)字量,實(shí)現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換。 



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A/D轉(zhuǎn)換的作用是將時間連續(xù)、幅值也連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為時間離散、幅值也離散的數(shù)字信號,因此,A/D轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過取樣、保持、量化及編碼4個過程。對于一個理想ADC,其微分非線性為DNL=0LSB,也就是說每個模擬量化臺階等于1LSB(1LSB=VFSR/2,其中VFSR為滿量程電壓,N是ADC的分辨率),跳變值之間的間隔為準(zhǔn)確的1LSB。在實(shí)際電路中,這些過程有的是合并進(jìn)行的,例如,取樣和保持,量化和編碼往往都是在轉(zhuǎn)換過程中同時實(shí)現(xiàn)的。



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片選可以理解成選片,很多芯片掛在同一總線上的時候,需要有一個信號來區(qū)別總線上的數(shù)據(jù)和地址由哪個芯片處理,這時就需要一個片選信號CS(chip select),一般是在劃分地址空間時,有邏輯電路產(chǎn)生的。但在A/D轉(zhuǎn)換前,輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號必須經(jīng)各種傳感器把各種物理量轉(zhuǎn)換成電壓信號。在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中,一般開路輸入管腳呈現(xiàn)為高電平,因此片選信號絕大多數(shù)情況下是一個低電平。



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現(xiàn)在很多MCU 都內(nèi)置A/D,即可以使用電源電壓作為其基準(zhǔn)電壓,也可以使用外部基準(zhǔn)電壓。如果將電源電壓作為基準(zhǔn)電壓使用的話,假設(shè)該電壓為5V,則對3V 輸入電壓的測量結(jié)果為:(輸入電壓/基準(zhǔn)電壓)×255=(3/5)×255=99H。所以量化的階梯數(shù)也必須適當(dāng),可以根據(jù)所需的信噪比(S/N)確定。顯然,如果電源電壓升高1%,則輸出值為(3/5.05)×255=97H。實(shí)際上典型電源電壓的誤差一般在2~3%,其變化對A/D 的輸出影響是很大的。