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發(fā)布時間:2021-08-21 21:24  






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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。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。最普通的碼制是二進(jìn)制,它有2的n次方個量級(n為位數(shù)),可依次逐個編號。 



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a/d轉(zhuǎn)換器的功能是把模擬量變換成數(shù)字量。由于實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的工作原理和采用工藝技術(shù)不同,因此生產(chǎn)出種類繁多的a/d轉(zhuǎn)換芯片。a/d轉(zhuǎn)換器按分辨率分為4位、6位、8位、10位、14位、16位和bcd碼的31/2位、51/2位等。按照轉(zhuǎn)換速度可分為超高速(轉(zhuǎn)換時間≤330ns),次超高速(330~3.3μs),高速(轉(zhuǎn)換時間3.3~333μs),低速(轉(zhuǎn)換時間>330μs)等。a/d轉(zhuǎn)換器按照轉(zhuǎn)換原理可分為直接a/d轉(zhuǎn)換器和間接a/d轉(zhuǎn)換器。所謂直接a/d轉(zhuǎn)換器,是把模擬信號直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,如逐次逼近型,并聯(lián)比較型等。其中逐次逼近型a/d轉(zhuǎn)換器,易于用集成工藝實(shí)現(xiàn),且能達(dá)到較高的分辨率和速度,故目前集成化a/d芯片采用逐次逼近型者多;間接a/d轉(zhuǎn)換器是先把模擬量轉(zhuǎn)換成中間量,然后再轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,如電壓/時間轉(zhuǎn)換型(積分型),電壓/頻率轉(zhuǎn)換型,電壓/脈寬轉(zhuǎn)換型等。其中積分型a/d轉(zhuǎn)換器電路簡單,抗干擾能力強(qiáng),切能作到高分辨率,但轉(zhuǎn)換速度較慢。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。有些轉(zhuǎn)換器還將多路開關(guān)、基準(zhǔn)電壓源、時鐘電路、譯碼器和轉(zhuǎn)換電路集成在一個芯片內(nèi),已超出了單純a/d轉(zhuǎn)換功能,使用十分方便。



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應(yīng)用V /F轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)高分辨率AD轉(zhuǎn)換,具有較高的滿刻度頻率響應(yīng)、低功耗和較低的非線性度等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于儀器儀表對溫度的控制中,滿足對設(shè)定溫度控制穩(wěn)定 性的要求。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用CPLD實(shí)現(xiàn)頻率計(jì)數(shù)功能,是數(shù)字系統(tǒng)準(zhǔn)確測量頻率一種方法:在采樣時間內(nèi)同時對標(biāo)準(zhǔn)頻率信號和被測頻率信號計(jì)數(shù)。采樣完成 后,把二者的計(jì)數(shù)值相比,再乘以標(biāo)準(zhǔn)頻率就可以得到被測頻率的準(zhǔn)確值。從數(shù)學(xué)觀點(diǎn)來看,非線性積分誤差等于在代碼X-1的非線性微分誤差加上代碼X和代碼X-1的非線性微分誤差平均值。



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模數(shù)轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過采樣、量化和編碼這幾個步驟。

采樣是指用每隔一定時間的信號樣值序列來代替原來在時間上連續(xù)的信號,也就是在時間上將模擬信號離散化。

量化是用有限個幅度值近似原來連續(xù)變化的幅度值,把模擬信號的連續(xù)幅度變?yōu)橛邢迶?shù)量的有一定間隔的離散值。

編碼則是按照一定的規(guī)律,把量化后的值用二進(jìn)制數(shù)字表示,然后轉(zhuǎn)換成二值或多值的數(shù)字信號流。這樣得到的數(shù)字信號可以通過電纜、微波干線等數(shù)字線路傳輸。



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