1、編輯ppt都由傳感器、模擬信號調理電路、采樣電路三部分組成編輯ppt 模擬多路開關模擬多路開關(Analog switches)(Analog switches)也稱多路轉換也稱多路轉換器器(Multiplexer)(Multiplexer)，主要用于信號的切換，是輸入通道，主要用于信號的切換，是輸入通道的重要元件之一。當系統中有多個變化較為緩慢的模的重要元件之一。當系統中有多個變化較為緩慢的模擬量輸入時，常常利用模擬多路開關將各路模擬量分擬量輸入時，常常利用模擬多路開關將各路模擬量分時與放大器、時與放大器、A ADD轉換器等接通，利用一片轉換器等接通，利用一片A AD D轉轉換器可完成多個模

2、擬輸入信號的依次轉換，提高硬件換器可完成多個模擬輸入信號的依次轉換，提高硬件電路的利用率，節省成本。電路的利用率，節省成本。 l分類為機械觸點式和集成模擬電子開關為機械觸點式和集成模擬電子開關 2.4 模擬多路開關模擬多路開關雙極性晶體管開關雙極性晶體管開關 場效應晶體管開關場效應晶體管開關 電電子子式式類類型型結型結型絕緣柵型絕緣柵型集成電路開關集成電路開關1. 多路開關工作原理多路開關工作原理雙極型晶體管開關雙極型晶體管開關 +15V+15VT1T1T8T8.通道選擇1通道選擇8Ui1UC8UC1Ui8R11R2118R28RUo模擬信號1模擬信號8圖圖3 3. .2 2 雙雙極極型型晶晶

3、體體管管開開關關電電路路其工作原理如下：其工作原理如下： 設選擇第設選擇第1路模擬信號。路模擬信號。 則令通道控制信號則令通道控制信號UC1= 0，晶體管，晶體管T1截止，截止，集電極為高電平，晶體管集電極為高電平，晶體管T1導通，輸入信號電壓導通，輸入信號電壓Ui1被選中。被選中。 同理：同理： 當令通道控制信號當令通道控制信號UC2= 0 時，則選時，則選中第中第2路模擬信號，路模擬信號， UO = Ui2 。 注意：注意： 在控制信號在控制信號UC1 UC8中不能同時有中不能同時有兩個或兩個以上為兩個或兩個以上為0。 優點：優點：缺點：缺點：電流控制器件，功耗大，集成度電流控制器件，功耗

4、大，集成度 低，一個方向傳送信號。低，一個方向傳送信號。漏電流大，開路電阻小，導通電漏電流大，開路電阻小，導通電 阻大。阻大。開關速度快。開關速度快。2. 場效應管開關場效應管開關 結型場效應晶體管開關結型場效應晶體管開關.T1T1T8T8Ui1Ui8UC1UC8通道選擇1通道選擇8UoR1828R11R21R圖圖3 3. .3 3 結結型型場場效效應應管管多多路路開開關關工作原理如下：工作原理如下：設選擇第設選擇第1路信號。路信號。 則令通道控制信號則令通道控制信號UC1=1，則開關控制管則開關控制管T1導通，集電導通，集電極為低電平，場效應管極為低電平，場效應管T1導導通，通，UO=Ui1

5、 。 當當UC1 =0時，時， T1截止，截止， T1也截止，第也截止，第1路輸入信號被路輸入信號被切斷。切斷。優點：優點：缺點：缺點：開關切換速度快，導通電阻小，可開關切換速度快，導通電阻小，可兩個方向傳送信號。兩個方向傳送信號。 為分立元件，需專門的電平轉換電為分立元件，需專門的電平轉換電路驅動，使用不方便。路驅動，使用不方便。+4V+4V-20V-20VT1T1T8T8R11R21R18R28UoUi1UC1Ui8UC8. 其工作原理與結其工作原理與結型場效應管多路開關型場效應管多路開關類似。類似。 絕緣柵場效應管開關絕緣柵場效應管開關優點：優點：缺點：缺點：3. 集成電路開關集成電路開

6、關集成電路開關集成電路開關 將多路開關、計數器、將多路開關、計數器、譯碼器制造在一個芯譯碼器制造在一個芯片上。片上。 開關切換速度快，導通電阻小，且開關切換速度快，導通電阻小，且隨信號電壓變化波動小；易于和驅隨信號電壓變化波動小；易于和驅動電路集成。動電路集成。襯底要有保護電壓。襯底要有保護電壓。 12315 16.四-十六線譯碼器四位計數器T1T2T3T15T16U0Ui3Ui2Ui1Ui15i16U計數23222120.圖圖3 3. .5 5 集集成成多多路路開開關關工作原理如下：工作原理如下： 設選擇第設選擇第1路輸入信號，路輸入信號，則計算機輸出一個則計算機輸出一個4位二進位二進制碼，

7、把計數器置成制碼，把計數器置成0001狀態，經四狀態，經四 十六線十六線譯碼器后，第譯碼器后，第1根線輸出高根線輸出高電平，場效應管電平，場效應管T1導通，導通， UO= Ui1 ，選中第，選中第1路信號。路信號。 如果要連續選通第如果要連續選通第1路到路到第第3路的信號，可以在計數器路的信號，可以在計數器加入計數脈沖，每加入一次加入計數脈沖，每加入一次脈沖，計數器加脈沖，計數器加1，狀態依次，狀態依次變為變為 0001，0010，0011。編輯ppt2.4.1模擬多路開關的性能指標1、通道數量。、通道數量。集成模擬開關通常包括多個通道，通道數量對傳輸信號的精度和開關切換速率有直接的影響，通道

8、數量越多，寄生電容和泄漏電流越大。2、泄漏電流。、泄漏電流。指開關斷開時流過模擬開關的電流。一個理想的開關要求導通時電阻為零，斷開時電阻趨于無限大，漏電流為零。但由于實際開關斷開時電阻不為無限大，導致泄漏電流不為零。一般希望泄漏電流越小越好。3、導通電阻。、導通電阻。指開關閉合時的電阻。導通電阻會損失信號，使精度降低，尤其是當開關串聯的負載為低阻抗時損失會更大。因此，導通電阻的一致性越好，系統在采集各路信號時由開關引起的誤差越小。編輯ppt4、開關速度。、開關速度。指開關接通或斷開的速度。對于頻率 較高的信號，要求模擬開關的切換速度快，同時還應考慮與后級采樣保持器、A/D轉換器的速度相適應，從

9、而以最優的性能價格比選擇器件。 除上述指標外，芯片的電源電壓范圍也是一個重要參數，它與開關的導通電阻和切換速度等有直接關系。電源電壓越高，切換速度越快，導通電阻越小。反之，導通電阻越大。 2.4.2集成模擬多路開關集成模擬多路開關 目前已有多種型號的集成模擬多路開關，如CD4051（雙向、8路）、CD4052（單向、差動4路）、AD7501（單向、8路）、AD7506（單向、16路）等。它們功能 相似，僅在某些參數和性能指標上有所差異。 12345678910111213141516S1S2S3S4D1A1A2D2D3A3D4A4USSUDDGNDNC圖圖3 3. .6 6 A AD D7 7

10、5 51 10 0芯芯片片 芯片中無譯碼芯片中無譯碼器，四個通道開關器，四個通道開關都有各自的控制端。都有各自的控制端。優點：優點：每一個開關可單獨通斷，也可同每一個開關可單獨通斷，也可同時通斷，使用方式比較靈活。時通斷，使用方式比較靈活。 缺點：缺點：引腳較多，使得片內所集成的開關較少。引腳較多，使得片內所集成的開關較少。當巡回檢測點較多時，控制復雜。當巡回檢測點較多時，控制復雜。 2. 有譯碼器的多路開關有譯碼器的多路開關 AD7501（AD7503） 編輯ppt2 2、八通道單向模擬多路開關、八通道單向模擬多路開關AD7501AD7501AD7501是一種8路輸入、一路輸出的CMOS集成

11、芯片，導通電阻為170300，漏電流為0.22nA，導通截止時間典型值為0.8s，其內部結構和引腳如圖2.25所示 AD7501內部結構和引腳圖 表表3.1 AD7501真值表真值表 A2A1A0EN 導通導通 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 無無 AD7503 除除EN 端的控制邏輯電平相端的控制邏輯電平相反外反外, , 其它與其它與AD7501相同。相同。 AD7502 電平轉換ENA1A0UDD(+15V)12345678910111213141516A1G

12、NDENS8S1S23S5S6S4S7SOUTUDDUSSA0AD7502OUT(1 4)(5 8).譯碼驅動OUTS8S1USS(-15V)地SS45OUT圖圖3 3. .8 8 A AD D7 75 50 02 2芯芯片片結結構構及及引引腳腳功功能能表表3.2 AD7502真值表真值表 A1A0EN 接通通道接通通道 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1和和5 2和和6 3和和7 4和和8 無無編輯ppt2、八通道雙向模擬多路開關CD4051 CD4051 CD4051為為8 8 通道單刀結構形式，允許雙向使用通道單刀結構形式，允許雙向使用，可用于多到一的切換輸出，也可用

13、于一到多的切換，可用于多到一的切換輸出，也可用于一到多的切換輸出。輸出。圖圖2.26 CD4051內部結構及引腳圖內部結構及引腳圖下 頁上 頁返 回編輯pptCD4501真值表 INH C B A 接通通道 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 無編輯ppt 其中其中VEEVEE是負電源端，用于電平移位。當是負電源端，用于電平移位。當VSS=0VVSS=0V時，使得在單組電源供電條件下工作的時，使得在單組電源供電條件下工作的CMOSCMOS電路所提供的數

14、字信號能直接控制開關，切電路所提供的數字信號能直接控制開關，切換幅度在換幅度在VEEVEE到到VDDVDD之間的模擬信號，最大峰之間的模擬信號，最大峰峰峰值達值達15V15V。典型電平移位連接方法如圖。典型電平移位連接方法如圖2.272.27所示所示 圖2.27 典型電平移位連接圖下 頁上 頁返 回編輯ppt3 3、雙四路模擬開關、雙四路模擬開關CD4052CD4052 CD4052 CD4052相當于一個雙刀四擲開關，內部結構和相當于一個雙刀四擲開關，內部結構和引腳功能如圖引腳功能如圖2.282.28所示。所示。 圖2.28 CD4052內部結構及引腳圖 下 頁上 頁返 回23SDUT表表3

15、.4 CD4502真值表真值表 輸輸 入入 接通通道接通通道 A B X Y 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 2 2 3 3 均不通均不通INH編輯ppt2.4.3模擬開關的通道擴展 實際使用中，有時輸入模擬信號數量較多，一片模擬開關不夠用，需要使用多個集成模擬開關進行通道擴展，以滿足使用要求。圖2.29為利用兩片CD4051將8路開關擴展成16路開關的原理圖。 圖2.29 模擬開關通道擴展連接圖下 頁上 頁返 回編輯ppt2.5.1采樣保持器原理采樣是對模擬信號周期性的抽取樣值，使模擬信號變成時間上離散的脈沖串，采樣值的大小取決于采樣時間內輸入模擬信號的大

16、小。采樣定義：下 頁上 頁返 回2.5 2.5 采采 樣樣 保保 持持 器器編輯ppt單片機6.4.2 采樣-保持電路 26一、香農采樣定理：一、香農采樣定理： 為了能正確無誤地用取樣為了能正確無誤地用取樣信號信號vs表示模擬信號表示模擬信號vI，取樣信，取樣信號必須有足夠高的頻率。可以號必須有足夠高的頻率。可以證明，為了保證從取樣信號將證明，為了保證從取樣信號將原來的被取樣信號恢復，必須原來的被取樣信號恢復，必須滿足滿足(max)2sifffs取樣頻率取樣頻率fi(max)為輸入模擬信號為輸入模擬信號vI I的最高頻率分量的頻率。的最高頻率分量的頻率。編輯ppt6.4.2 采樣-保持電路 2

17、7二、取樣二、取樣保持電路保持電路 取樣控制信號取樣控制信號vL為高為高電平時電平時T導通，輸入信號導通，輸入信號vI經經RI和和T向向CH充電。取充電。取R1=RF，則充電結束后，則充電結束后vO=vC=-vI。 當當vL返回低電平后，返回低電平后，T截截止，止，CH上的電壓在一段時間上的電壓在一段時間內基本保持不變，取樣結果內基本保持不變，取樣結果被保存下來。被保存下來。編輯ppt下 頁上 頁返 回A為理想運算放大器，CH為保持電容，T為場效應管HC常見的采樣-保持電路編輯ppt下 頁上 頁返 回當S為高電平（S=1）時： 場效應管T導通，輸入模擬信號Vi對保持電容CH充電， 當S=1的持

18、續時間tw遠遠大于電容CH的充電時間常數 時，在tw時間內， CH上的電壓Vc跟隨輸入電壓Vi的變 化，使輸出電壓Vo=Vc=Vi，這段時間為采樣時間。當S為低電平（S=0）時： 場效應管T截止，由于電壓跟隨器的輸入阻抗很高，存 儲在上CH的電荷不會泄露，CH上的電壓Vc保持不變， 使輸出電壓Vo能保持采樣結束瞬時的電壓值，這段時 間為保持時間。采樣-保持電路工作過程編輯ppt下 頁上 頁返 回采樣和保持電路輸出隨輸入變化波形采樣脈沖的頻率即采樣頻率fs 越高，采樣越密，采樣值越多，采樣信號的包絡線越接近輸入信號的波形編輯ppt下 頁上 頁返 回將采樣保持電路的元器件集成在一片芯片上可構成集成

19、采樣保持器(Sample and Holder)。集成采樣保持器種類很多，常用的集成芯片有LF198/298/398、AD582等。其中LF198/298/398這三種芯片工作原理相同，僅參數有所差異。2.5.2 集成采樣保持器編輯ppt下 頁上 頁返 回兩個運算放大器接成電壓跟隨器，S是模擬開關。當邏輯控制端IN（+）為“1”時S閉合，輸出跟隨輸入變化，處于采樣狀態；當IN（+）為“0”時，S斷開，輸出不隨輸入而變化，呈保持狀態。LF398內部結構編輯pptLF398的典型連接方法2腳接1k電阻，用于調節漂移電壓；7腳接地，8腳接控制信號。當控制信號大于1.4V時，LF398處于采樣狀態；當

20、控制信號為低電平時，處于保持狀態。編輯ppt下 頁上 頁返 回6腳外接保持電容保持電容可選用漏電流小的聚苯乙烯電容、云母電容或聚四氟乙烯電容，其數值直接影響采樣時間及保持精度。增加保持電容CH的容量可提高精度，但會使采樣時間加長。當精度要求不高（1%）而速度要求較高時，CH可小至100pF。當精度要求高（0.01%），如與12位A/D相配合時，為減小下降誤差和干擾，應取CH1000pF。LF398的典型連接方法編輯ppt下 頁上 頁返 回2.5.3 采樣保持器主要性能指標當采樣保持器從保持狀態轉到跟蹤狀態時，采樣保持器的輸出從保持狀態的值變到當前的輸入值所需的時間。如圖2.34所示。捕捉時間捕

21、捉時間tAC（Acquisition Time）保持指令發出瞬間到模擬開關有效切斷所經歷的時間。是由模擬開關從閉合到完全斷開需要一定的時間，當接到保持指令時，采樣/保持器的輸出并不保持在指令發出瞬時的輸入值上，而會跟著輸入變化一段時間。 孔徑時間孔徑時間tAP（Aperture Time）編輯ppt下 頁上 頁返 回孔徑時間的變化范圍，即孔徑時間不是恒定的，而是在一定范圍內隨機變化的。開關斷開時，CH上的值不穩定，在tAP后，輸出還有一段波動，經過一段穩定時間（tST）后才保持穩定。為了量化的準確，應在發出保持指令后延遲一段時間（延遲時間應穩定時間），再啟動AD轉換。孔徑不定時間孔徑不定時間t

22、AP（Aperture Jitter）孔徑誤差孔徑誤差采樣保持器實際保持的輸出值與理想輸出值之差。編輯ppt下 頁上 頁返 回在保持狀態下，由于保持電容器上電荷的泄漏而使保持電壓下降。在集成芯片中，通常用泄漏電流來表示；也可用電壓下降率來表示，保持電壓的下降率計算公式為：)S/V(CItVHS保持電壓下降率編輯ppt第三節第三節 A/D轉換器及接口技術轉換器及接口技術 A/D轉換器是將模擬量轉換為數字量的器轉換器是將模擬量轉換為數字量的器件，這個模擬量泛指電壓、電阻、電流、時間件，這個模擬量泛指電壓、電阻、電流、時間等參量，但在一般情況下，模擬量是指電壓而等參量，但在一般情況下，模擬量是指電壓

23、而言的。在數字系統中，數字量是離散的，一般言的。在數字系統中，數字量是離散的，一般用一個稱為量子用一個稱為量子Q的基本單位來度量。的基本單位來度量。 編輯ppt圖圖3.15 量化特性及量化誤量化特性及量化誤差差 編輯ppt圖圖3.16 理想理想ADC的傳輸特性和量化誤的傳輸特性和量化誤差差 編輯ppt A/D轉換器常用技術指標：轉換器常用技術指標： (1) 分辨率分辨率 定義為定義為ADC所能分辨的輸入模擬量的最小變化量。所能分辨的輸入模擬量的最小變化量。一般都簡單地用A/D轉換器輸出數字量的位數n表示。最低有效位值最低有效位值1LSB：一個n位的A/D轉換器可分辨出輸入變量的滿量程值的1/2

24、n，1/2n稱為1LSB（LeastSignificantBit，是數字量的最低有效位所表示的模擬量）。系統滿刻度值的百分數系統滿刻度值的百分數%FSR：等于1LSB。位數 分辨率 n 1LSB 滿刻度（近似） 8 10 11 12 14 15 16 1/256 1/1024 1/2048 1/4096 1/16384 1/32768 1/65536 0.4 0.1 0.05 0.024 0.006 0.003 0.0015 編輯ppt (2) 轉換時間轉換時間 A/D轉換器完成一次轉換所需的時間定義為轉換器完成一次轉換所需的時間定義為A/D轉換時間，是轉換速率的倒數。轉換時間，是轉換速率的倒

25、數。 采用同種電路技術的采用同種電路技術的A/D轉換器，轉換時間與分辨轉換器，轉換時間與分辨率有關，一般地，分辨率越高，轉換時間越長。率有關，一般地，分辨率越高，轉換時間越長。轉換時間越短，轉換時間越短，A/D轉換器適應輸入信號快速轉換器適應輸入信號快速變化的能力越強。變化的能力越強。各種類型各種類型A/DA/D轉換時間有所不同。最短的是全轉換時間有所不同。最短的是全并行型并行型A/DA/D轉換器，其轉換時間為轉換器，其轉換時間為5 550ns50ns；其次是；其次是逐次比較型逐次比較型A/DA/D轉換器，其轉換時間為轉換器，其轉換時間為0.4s0.4s左右；左右；再次是逐次逼近型再次是逐次逼

26、近型A/DA/D轉換器；較慢的是雙積分型轉換器；較慢的是雙積分型A/DA/D轉換器。轉換器。 編輯ppt（4）轉換精度）轉換精度A/D轉換精度可以用兩種方式來表示：轉換精度可以用兩種方式來表示：（1）絕對精度：在一個轉換器中，任何數碼所對應）絕對精度：在一個轉換器中，任何數碼所對應的實際模擬電壓與其理想電壓值之差都不是一個常數，把的實際模擬電壓與其理想電壓值之差都不是一個常數，把這個差的最大值定義為絕對精度。對于這個差的最大值定義為絕對精度。對于A/D轉換而言，可轉換而言，可以在每一個階梯的水平中心點進行測量，用最低有效位以在每一個階梯的水平中心點進行測量，用最低有效位（LSB）的倍數表示，如

27、）的倍數表示，如 等。等。（2）相對精度：與絕對精度相似，所不同的是把這）相對精度：與絕對精度相似，所不同的是把這個最大偏差表示為滿刻度模擬電壓的百分數，或者用二進個最大偏差表示為滿刻度模擬電壓的百分數，或者用二進制數來表示相對應的數字量。通常用絕對精度除以滿量程制數來表示相對應的數字量。通常用絕對精度除以滿量程值的百分數來表示相對精度。值的百分數來表示相對精度。 LSB21編輯ppt（5）線性度）線性度線性度有時又稱為非線性度線性度有時又稱為非線性度(NonLinearity)，它是，它是指轉換器實際的輸入指轉換器實際的輸入/輸出特性與理想的輸入輸出特性與理想的輸入/輸出特性的輸出特性的最大

28、偏移量與滿刻度輸出之比。最大偏移量與滿刻度輸出之比。與線性度誤差直接關聯的一個與線性度誤差直接關聯的一個A/D轉換的常用術語是轉換的常用術語是失碼（失碼（MissingCode）或跳碼（）或跳碼（SkippedCode），也叫），也叫做非單調性。所謂失碼，就是有些數字碼不可能在做非單調性。所謂失碼，就是有些數字碼不可能在A/D轉轉換器的輸出端出現，即被丟失（或跳過）了。例如，當換器的輸出端出現，即被丟失（或跳過）了。例如，當A/D轉換器的傳輸特性如圖轉換器的傳輸特性如圖4.2所示時，所示時，011碼被丟失。碼被丟失。A/D轉換的線性度誤差的來源及特性與轉換器采用的轉換的線性度誤差的來源及特性與

29、轉換器采用的電路技術有關，它們是難以用外電路加以補償的。電路技術有關，它們是難以用外電路加以補償的。 編輯ppt圖4.2A/D轉換的失碼現象編輯ppt（6）溫度對誤差的影響）溫度對誤差的影響環境溫度的改變會造成偏移、增益和線性度誤差的環境溫度的改變會造成偏移、增益和線性度誤差的變化。當變化。當A/D轉換器必須工作在溫度變化的環境中時，這轉換器必須工作在溫度變化的環境中時，這些誤差的溫度系數將是一個重要的技術參數。溫度系數些誤差的溫度系數將是一個重要的技術參數。溫度系數是指溫度改變是指溫度改變1時誤差的改變量與滿量程輸入模擬電壓時誤差的改變量與滿量程輸入模擬電壓的比值，常用的比值，常用10-6/

30、表示。表示。編輯ppt常用AD轉換器介紹1、ADC0809的工作原理及應用的工作原理及應用ADC0809是8路模擬量輸入、8位數字量輸出的逐次比較式A/D轉換芯片。芯片的主要部分是一個8位的逐次比較型A/D轉換器。 編輯ppt圖4.3ADC0809的原理結構圖為了能實現為了能實現8路模擬信號的分時采集，在芯片內部設置了多路模擬開關、通道地址鎖存和路模擬信號的分時采集，在芯片內部設置了多路模擬開關、通道地址鎖存和譯碼電路，能對多路模擬信號進行分時采集和轉換。譯碼電路，能對多路模擬信號進行分時采集和轉換。編輯ppt ADC0809是典型的是典型的8位位8通道逐次逼近式通道逐次逼近式A/D轉轉換器，

31、換器，CMOS工藝，可實現工藝，可實現8路模擬信號的分時采路模擬信號的分時采集，片內有集，片內有8路模擬選通開關，以及相應的通道路模擬選通開關，以及相應的通道地址鎖存用譯碼電路，其轉換時間為地址鎖存用譯碼電路，其轉換時間為100s左右左右。ADC0809工作原理工作原理編輯pptADC0809工作原理 IN0IN7：模擬量輸入通道，要求信號單極性，：模擬量輸入通道，要求信號單極性，電壓范圍電壓范圍05V。信號過小需放大，轉換過程中其值。信號過小需放大，轉換過程中其值不應變化，對速度快的信號要加采樣保持電路。不應變化，對速度快的信號要加采樣保持電路。編輯ppt 地址線地址線ABC：C為高位，為高

32、位，A為低位，按大小為低位，按大小順序從小到大依次對應選擇的通道順序從小到大依次對應選擇的通道IN0IN7。CBACH000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7ADC0809工作原理工作原理編輯ppt ALE：地址鎖存允許信號，對應：地址鎖存允許信號，對應ALE上跳沿上跳沿，ABC地址狀態送入地址鎖存器中。地址狀態送入地址鎖存器中。ADC0809工作原理工作原理編輯ppt START：轉換啟動信號，：轉換啟動信號，START上跳沿時，上跳沿時，所有內部寄存器清所有內部寄存器清“0”；START下跳沿時，開始進下跳沿時，開始進行行A/D轉換；

33、轉換期間，轉換；轉換期間，START保持低電平不變。保持低電平不變。ADC0809工作原理工作原理編輯ppt D7D0：數據輸出線，三態緩沖形式，可與單：數據輸出線，三態緩沖形式，可與單片機直接相連。片機直接相連。D7是最高位，是最高位，D0是最低位。是最低位。ADC0809工作原理工作原理編輯ppt OE：輸出允許信號，控制三態輸出鎖存器：輸出允許信號，控制三態輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數據。向單片機輸出轉換得到的數據。OE=0，輸出數，輸出數據線呈高阻態；據線呈高阻態；OE=1，輸出轉換得到的數據。，輸出轉換得到的數據。ADC0809工作原理工作原理編輯ppt CLK：時鐘信號，需提

34、供：時鐘信號，需提供500kHz的時鐘信號才的時鐘信號才能工作。能工作。ADC0809工作原理工作原理編輯ppt EOC：轉換結束信號。：轉換結束信號。EOC=0，正在進行轉換，正在進行轉換；EOC=1，轉換結束。使用中，該狀態信號既可以作，轉換結束。使用中，該狀態信號既可以作為查詢的狀態標志，又可以作為中斷請求信號使用。為查詢的狀態標志，又可以作為中斷請求信號使用。編輯ppt VCC：+5V電源。電源。VREF參考電源；參考電源；VREF(+)為為+5V， VREF(-)為為0V。ADC0809工作原理工作原理編輯ppt2 2、AD574AAD574A的工作原理及應用的工作原理及應用AD57

35、4A是12位A/D轉換器，按逐次逼近式工作，最大轉換時間為25ps。片內具有4位三段三態門輸出，可直接掛在8位或16位微機的數據總線上。AD574A可以在較寬的溫度范圍內保持線性并不丟碼，內有高穩定時鐘及齊納二極管穩定電源（Veer：10V），采用28引腳塑料或陶瓷雙列直插式封裝，功耗較低（390mW）。 編輯ppt(三三) -型型ADC高精度的高精度的A/D變換器變換器1 1、采用了過采樣技術和、采用了過采樣技術和-調制技術；調制技術；2 2、采用數字濾波和采樣抽取技術。、采用數字濾波和采樣抽取技術。增加了系統中數字電路的比例，減少了模擬增加了系統中數字電路的比例，減少了模擬電路的比例，并且

36、易于與數字系統實現單片電路的比例，并且易于與數字系統實現單片集成。集成。能夠以較低的成本實現高精度能夠以較低的成本實現高精度的的A/D變換器，適應了變換器，適應了VLSI技術發展的要求。技術發展的要求。 編輯ppt 如如CS5360芯片，是一種高性能芯片，是一種高性能24位立體聲音位立體聲音頻頻A/D轉換芯片。轉換芯片。(三三) -型型ADC高精度的高精度的A/D變換器變換器編輯ppt V/F轉換器也稱為壓控振蕩電路，電壓轉換器也稱為壓控振蕩電路，電壓頻率轉換是一種模擬量頻率轉換是一種模擬量和數字量之間的轉換技術。和數字量之間的轉換技術。 當模擬信號（電壓或電流）轉換為數字信號時，當模擬信號（

37、電壓或電流）轉換為數字信號時，轉換器的輸出是轉換器的輸出是一串頻率正比于模擬信號幅值的矩形波一串頻率正比于模擬信號幅值的矩形波，顯然數據是串行的。這與，顯然數據是串行的。這與目前通用的模數轉換器并行輸出不同，然而其分辨率卻可以很高。目前通用的模數轉換器并行輸出不同，然而其分辨率卻可以很高。 串行輸出的模數轉換在數字控制系統中很有用，可把模擬量誤差串行輸出的模數轉換在數字控制系統中很有用，可把模擬量誤差信號變成與之成正比的脈沖信號，以驅動步進式伺服機構用來精密信號變成與之成正比的脈沖信號，以驅動步進式伺服機構用來精密控制。控制。 V/FV/F轉換器是青島晶體管研究所生產的電路。轉換器是青島晶體管

38、研究所生產的電路。電壓頻率轉換也可稱為伏頻轉換，把電壓信號轉換為脈沖信號后，電壓頻率轉換也可稱為伏頻轉換，把電壓信號轉換為脈沖信號后，可以明顯地增強信號的抗干擾能力，也利于遠距離的傳輸。可以明顯地增強信號的抗干擾能力，也利于遠距離的傳輸。通過和通過和單片機的計數器接口，可以實現單片機的計數器接口，可以實現ADAD轉換。轉換。(四四) V/F型型ADC編輯ppt(四四) V/F型型ADC如芯片如芯片V/F-F/V AD650 在現場信號檢測中，為保證單片機系統安全，經常遇到信號隔在現場信號檢測中，為保證單片機系統安全，經常遇到信號隔離傳送問題。如圖，現場信號經傳感器檢測放大后，送入離傳送問題。如

39、圖，現場信號經傳感器檢測放大后，送入AD650組成的組成的V/F轉換部分，變為幅度穩定的脈沖信號，經光電耦合器隔轉換部分，變為幅度穩定的脈沖信號，經光電耦合器隔離傳送，該脈沖再經離傳送，該脈沖再經AD650組成的組成的F/V轉換部分將模擬電壓復原轉換部分將模擬電壓復原，再送入單片機系統。，再送入單片機系統。第五節第五節 數據采集系統設計及舉例數據采集系統設計及舉例 一、系統設計考慮的因素一、系統設計考慮的因素 二、二、A/DA/D轉換器的選擇要點轉換器的選擇要點 三、采樣保持器三、采樣保持器S/HS/H的選擇的選擇 四、多路測量通道的串音問題四、多路測量通道的串音問題 五、主放大器的設置五、主

40、放大器的設置 六、數據采集系統實例六、數據采集系統實例 一、采集系統設計考慮的主要因素一、采集系統設計考慮的主要因素v 輸入信號的特性輸入信號的特性 v 對數據采集系統性能的要求對數據采集系統性能的要求v 接口特性接口特性輸入信號的特性：輸入信號的特性： 信號的數量信號的數量 信號的輸入方式（信號的輸入方式（單端、差動、單極性、單端、差動、單極性、雙極性，接地、浮地雙極性，接地、浮地） 信號的強弱及動態范圍信號的強弱及動態范圍 信號的頻帶寬度信號的頻帶寬度 信號是周期還是瞬態信號是周期還是瞬態 信號中的噪聲信號中的噪聲 共模電壓大小共模電壓大小 信號源的阻抗信號源的阻抗對數據采集系統性能的要求

41、：對數據采集系統性能的要求： 系統的系統的采樣速率采樣速率 系統的分辨率系統的分辨率 系統的精度系統的精度 主機（主機（PCPC、MCUMCU、DSPDSP） 并行、串行、總線并行、串行、總線 數據的編碼格式數據的編碼格式 接口特性接口特性 ：二、二、A/DA/D轉換器的選擇要點轉換器的選擇要點1.A/D1.A/D轉換位數轉換位數2.2.轉換速度轉換速度3.3.環境條件環境條件 4.4.接口接口1.A/D轉換位數轉換位數m 需同時滿足動態范圍和需同時滿足動態范圍和精度要求精度要求min,max,1lg20IIVVL 61Lm 1210m系統精度指標系統精度指標 的的1010倍原則倍原則2. A/D轉換速度的確定轉換速度的確定 轉換速率轉換速率f =f =cott 1coDAttT/ocDAttNCfTmax/1t tc c轉換時間；轉換時間；t to o休止時間