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所谓模拟量,就是一些连续变化的物理量,如温度、速度、电压、电流和压力等。这
些被测参数,单片机无法直接处理,需要把这些模拟量通过各类传感器和变送器变换成相
应的模拟电量,然后经多路开关聚集送给 A/D 转换器,转换成相应的数字量送给单片机。
模拟量输入通道一般由传感器、放大器、多路模拟开关、采样保持器和 A/D 转换器组
成,其构造形式取决于被测对象的环境、输出信号的类型、数量和大小等,见表 8-1。
说明:根据传感器输出信号的大小和类型,选择前向输入通道构造。
大信号模拟电压,能直接满足 A/D 转换输入要求,那么可直接送入 A/D 转换器,经过
A/D 转换后再送入单片机。也可通过 V/F 转换成频率信号送入单片机。但由于频率测量响
应速度慢,多用于一些非快速过程参量的测量,这种通道构造的优点是抗干扰能力强,便
于远距离传输。
小信号模拟电压,那么首先应将该信号电压放大,放大到能满足 A/D 转换、V/F 转换
要求的输入电压。
以电流为输出信号的传感器或传感仪表那么首先应通过 I/V 转换,将电流信号转换成
电压信号。最简单的 I/V 转换器就是一个精细电阻,当信号电流流过精细电阻时,其电压
降与流过的电流大小成正比,从精细电阻两端取出的电压就是 I/V 变换后的电压信号。
二、A/D 转换接口技术
A/D 转换接口技术的主要容是合理选择 A/D 转换器和其他外围器件,实现与单片机的
正确连接以及编制转换程序。
A/D 转换器(Analog-Digital Converter)是一种能把输入模拟电压或电流变成与其成
正比的数字量的电路芯片,即能把被控对象的各种模拟信息变成计算机可以识别的数字信
息。
分类:计数器式 A/D 转换器、双积分式 A/D 转换器、逐次逼近式 A/D 转换器和并行
A/D 转换器。
计数器式 A/D 转换器构造很简单,但转换速度也很慢,所以很少采用。
双积分式 A/D 转换器抗干扰能力强,转换精度很高,但速度不够理想,常用于数字式
测量仪表中。
逐次逼近式 A/D 转换器构造不太复杂,转换速度也高。计算机中广泛采用其作为接口
电路。
并行 A/D 转换器的转换速度最快,但因构造复杂而造价较高,故只用于那些转换速度
极高的场合。
1、概述
1〕A/D 转换器的技术指标:
·量化误差(Quantizing Error)与分辨率(Resolution)。
A/D 转换器的分辨率表示输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量,
习惯上以输出二进制位数或满量程与 2
n
之比〔其中 n 为 ADC 的位数〕表示。
例如 A/D 转换器 AD574A 的分辨率为 12 位,即该转换器的输出数据可以用 2
12
个二
进制数进展量化,其分辨率为 1LSB (1LSB=VFS/2
12
)。如果用百分数来表示分辨率时,
其分辨率为
1/2
n
×100%=1/2
12
×100%=0.0244%
一个满量程 VFS=10V 的 12 位 ADC 能够分辨输入电压变化的最小值为 2.4mV。
量化误差是由于有限数字对模拟数值进展离散取值〔量化〕而引起的误差。因此,量
化误差理论上为一个单位分辨率,即士(1/2)LSB。提高分辩率可减少量化误差。
·转换精度(Conversion Accuracy)。
A/D 转换器转换精度反映了一个实际 A/D 转换器在量化值上与一个理想 A/D 转换器进
展模/数转换的差值,由模拟误差和数字误差组成。
模拟误差是比拟器、解码网络中电阻值以及基准电压波动等引起的误差;
数字误差主要包括丧失码误差和量化误差,丧失码误差属于非固定误差,由器件质量
决定。
·转换时间与转换速率。
A/D 转换器完成一次转换所需要的时间为 A/D 转换时间,是指从启动 A/D 转换器开
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