MC9S12XS128单片机双极模拟信号A/D转换电路设计

"该资源主要讨论了在单片机与DSP应用中，如何设计一种电路来实现双极模拟信号到单片机可接受的单极正向模拟信号的转换，以便进行A/D转换。文章以飞思卡尔公司的MC9S12XS128MAL单片机为例，介绍其内置的16通道、12位精度的A/D转换器，并探讨了由于单片机模拟输入端限制，需要将双极模拟信号转换为单极信号的问题。" 在单片机和数字信号处理器（DSP）的设计中，A/D转换是将模拟信号转化为数字信号的关键步骤。通常，这个过程需要专门的A/D转换芯片，但在某些高性能的单片机中，如MC9S12XS128MAL，已经集成了A/D转换模块，这可以简化硬件设计，降低成本，并增强系统稳定性和可靠性。这款飞思卡尔的单片机拥有丰富的内存和接口资源，其内置的A/D转换器具有16个输入通道，12位分辨率，支持多路复用和逐次逼近型转换。 然而，单片机的模拟输入通常只能处理单极性正向模拟信号，不支持双极性信号。双极性模拟信号的范围通常是-Ui到+Ui，而单片机通常只能接受0到+5V的单极性信号。为了解决这个问题，设计者需要将双极性信号转换为单极性信号。传统的方法是通过电位平移电路，但这会导致转换精度减半且稳定性下降。 为了克服这一局限，文中提出了一种对称电路设计方案。该方案能够将A/D转换的输入范围扩展到-5V到+5V，从而增加了量程，并提高了稳定性。电路设计包括一个放大电路和一对反相二极管。当输入信号为正时，信号通过AD0口输入，而负信号经过反相器变成正信号，通过二极管2导通，使得AD1口接收到的信号为二极管2的正向导通压降的负值，只要这个负值在A/D口的允许范围内，就能得到准确的A/D转换结果。 这种设计思路不仅可以确保单片机正确地读取双极性模拟信号，还能够提高A/D转换的精度和系统的整体性能。对于那些需要处理双极性模拟信号的嵌入式系统设计者来说，这样的电路设计提供了一个有效的解决方案，减少了额外的外部组件需求，降低了系统复杂性。