CPLD在高精度AD转换电路设计中的应用

"基于CPLD的高分辨率A/D转换电路设计用于仪器仪表温控系统的16位VFC式转换器，结合优质模拟和数字器件、52系列单片机及CPLD，实现高精度、低线性误差的转换功能。系统通过V/F转换原理，以CPLD作为测频核心，降低对专用器件的依赖，提升系统的稳定性和灵活性。设计包括电压采样、模拟-数字转化和控制三个部分，涉及精密基准源、运算放大器、V/F转换器、CPLD测频模块、单片机控制器、显示模块以及电气隔离等组件。" 在现代科技的推动下，高分辨率的数模混合电路在仪器仪表和测量控制系统中的应用日益广泛，这使得高精度A/D转换电路设计成为关键。本文探讨的系统是针对仪器仪表的温控系统，采用了16位的电压频率转换(VFC)AD转换器。该转换器基于积分原理，将输入的电压或电流转换为频率信号，进而通过计数频率高的CPLD进行测频，单片机负责控制CPLD的操作和频率计算。 为了实现高精度和低漂移，系统选择了一系列优质器件。例如，使用精密低温漂移基准源提供稳定的电压参考，运算放大器ICL7650用于电压放大和偏置，而AD652芯片则作为V/F转换的核心。CPLD的选择在于其通用性，能灵活应对不同的测频需求，同时避免了对特定器件的过度依赖，提高了系统的可靠性。 VFC式AD转换器具有高精度和良好的线性度，其转换速度适中，位数可调，且增加位数不会增加与CPU的连接复杂性。这种转换方式降低了系统成本，同时也简化了设计。系统的结构包括电压采样模块（如精密测试电压源）、模拟-数字转化模块（含电压放大、V/F转换和计数转换）以及控制模块（包含控制器、键盘、显示和电气隔离）。控制器部分采用了凌阳的SPEC061A单片机，显示部分使用液晶屏，而电气隔离则采用光电耦合器，确保信号传输的独立性和安全性。 基于CPLD的高分辨率A/D转换电路设计是一个综合运用模拟电子、数字逻辑和微控制器技术的复杂系统，它为实现高精度测量和控制提供了有效途径，尤其是在仪器仪表领域。通过这样的设计，不仅可以提升测量的准确度，还能提高系统的稳定性和适应性。