第六章模拟信号调理电路3.ppt

AD574引脚 12/ :输出数据长度控制信号 12/ =1时12位转换，12/ =0时8位转换； A0:字节地址/短周期 当R/ =0时：若A0=1启动8位A/D转换，若A0=0启动12位转换； 当R/ =1时：A0=1输出低4位数据，A0=0输出高8位数据。 STS—工作状态信号 STS=1表示正在转换， STS=0表示转换结束； REFin—基准电压输入端； REFout—基准电压输出端； BIPOFF—单极性补偿电压输入端； DB11～DB0—12位数据读出； 10Vin—10V输入端； 20 Vin—20V输入端。 AD574控制信号逻辑功能 表2.7 AD574A控制信号逻辑功能 禁止 禁止 功能 启动12位转换 启动8位转换 输出数据格式为并行12位 输出数据是8位最高有效位 输出数据是4位最低有效位 1 A0 × × × 1 0 0 × 12/ 8 × × × +5V 数字地 数字地 × × 0 0 1 1 1 R/C CE 0 × 1 1 1 1 1 × CS 1 0 0 0 0 0 AD574与微处理器的接口电路 ■如果STS空着，单片机只能采取延时等待方式，在启动转换后，延时25μs以上时间，再读取A／D转换结果； ■如果STS接单片机某输入/输出端口线，单片机可用查询的方法等待STS为低后再读取A／D转换结果； ■如果STS接单片机外部中断线，可以在引起单片机中断后，再读取A／D转换结果。 AD574工作状态的选择 工作状态信号STS接法不同，对应读取A/D转换结果的方式不同 下 页 上 页 返 回 采用延时等待方式对应控制程序清单 MOV R0，#1FH ；启动 MOVX @R0，A MOV R7，#10H ；延时 DJNZ R7，$ MOV R1，#7FH ；读低4位 MOVX A，@R1 MOV R2，A ；存低4位 MOV R1，#3FH ；读高8位 MOVX A，@R1 MOV R3，A ；存高8位 SJMP $ ① 12位逐次逼近式（SAR）串行A/D转换芯片； ② 转换速度为75kHz，转换时间为8.5μs； ③ 输入模拟电压为0～5V； ④ 单一+5 V供电； ⑤ DIP8引脚封装，外接元件简单，使用方便。 MAX187/189主要性能特点 1、12位串行ADC MAX187/189与微处理器接口 2.7.3串行ADC与微处理器接口 6.6.5 Δ-Σ型ADC 过采样Σ-ΔA/D变换器由于采用了过采样技术和Σ-Δ调制技术，增加了系统中数字电路的比例，减少了模拟电路的比例，并且易于与数字系统实现单片集成，因而能够以较低的成本实现高精度的A/D变换器，适应了VLSI技术发展的要求。  越来越多的应用，例如过程控制、称重等，都需要高分辨率、高集成度和低价格的ADC。 新型Σ-Δ转换技术恰好可以满足这些要求。然而，很多设计者对于这种转换技术并不十分了解，因而更愿意选用传统的逐次比较ADC。Σ-Δ转换器中的模拟部分非常简单（类似于一个1bit ADC），而数字部分要复杂得多，按照功能可划分为数字滤波和抽取单元。由于更接近于一个数字器件，Σ-ΔADC的制造成本非常低廉。 Σ-ΔADC工作原理 过采样、噪声成形、数字滤波和抽取。 （1） 过采样技术 图3.22 理想3位ADC转换特性 输入一个正弦信号，然后以频率fs采样--按照 Nyquist定理，采样频率至少两倍于输入信号。从FFT分析结果可以看到，一个单音和一系列频率分布于DC到fs /2间的随机噪声。这就是所谓的量化噪声，主要是由于有限的ADC分辨率而造成的。单音信号的幅度和所有频率噪声的RMS幅度之和的比值就是信号噪声比（SNR）。对于一个Nbit ADC，SNR可由公式：SNR=6.02N+1.76dB得到。为了改善SNR和更为精确地再现输入信号，对于传统ADC来讲，必须增加位数。 传统采样： 如果将采样频率提高一个过采样系数k，即采样频率为kfs，再来讨论同样的问题。FFT分析显示噪声基线降低了，SNR值未变，但噪声能量分散到一个更宽的频率范围。Σ-Δ转换器正是利用了这一原理，具体方法是紧接着1bit ADC之后进行数字滤波。大部分噪声被数字滤波器滤掉，这样，RMS噪声就降低了，从而一个低分辨率ADC，Σ-Δ转换器也可获得宽动态范围。 简单的过采样和滤波是如何改善SNR的呢？一个1bit ADC的SNR为7.78dB（6.02+1.76），每4倍过采样将使SNR增加6dB，SNR每增加6dB等效于分辨率增加1bit。这样，采用1bit ADC进行64倍过采样就能获得4bit分辨率；而要获得16bit