数据采集系统的主要构件试卷.ppt

动态指标 建立时间：输出形式是电流的，建立时间很短；输出形式是电压的，其输出建立时间主要是运算放大器所需的响应时间。 环境工作条件指标 工作温度范围 －55～125? C －40～85 ? C 0～70 ? C 电源变化抑制比（PSRR）。电源变化1V时所产生的输出误差相对满量程的比值以ppm/V表示。 思考练习题 2-1 数据采集系统的应用场合和它的作用是什么? 2-2 说明数据采集系统的典型结构及其各部分的作用。 2-3 数据采集系统的常用分类方法有哪些，多通道数据采集系统的常用结构形式有哪些?说明各自的特点和使用场合。 2-4 模拟量输出于系统的常用结构有哪些?各自的特点和选用条件是什么？ 2-5 数据采集系统的时序控制方法有哪些?各自的特点是什么? 2-6 帧格式结构用于什么场合?解决什么问题?帧格式结构的工作原理是什么? 2-7 A／D转换器有哪些品种，其特点是什么?说明它的主要参数、输入输出方式和控制信号。 2-8 A／D转换器如何与CPU接口? 8位以上A／D如何与8位CPU进行接口?这类接口在设计中的要点是什么? 2-9 D／A转换器有哪几类?其主要的技术指标有哪些?8位以上D／A转换器如何与8位CPU进行接口? 2-10 D／A转换电路如何实现双极性电压输出? 补充：Σ-ΔADC 近些年兴起的Δ-ΣA/D转换技术能获得极高的分辨率，世界上许多知名的IC制造商纷纷推出自己基于Δ-Σ技术的A/D芯片，美国AD公司的AD7710/14，BB公司的ADS1210/11以及TI(BB)公司的ADS1232就是比较典型的具有24位高精度、宽动态范围和自校正功能的Δ-ΣA/D转换器。 芯片内部有多路模拟开关，采样保持器，可编程增益放大器，二阶Δ-Σ调制器，调制控制单元，可编程数字滤波器，微控制单元，寄存器组，基准源和时钟等。 Δ-ΣA/D转换器的核心部分由两个主要模块组成：一个是Δ-Σ调制器，另一个是低通数字滤波器和分样器。 Δ-Σ调制器是基于“过采样”的一位编码技术，Δ意为增量，Σ意为积分。在基本Δ调制器中加入一个积分器就构成了Δ-Σ调制器。通常调制器以大于奈魁斯特许多倍的速率对模拟输入信号采样，这种方法又称为“过采样”。对得到的采样值进行调制，输出反映输入信号幅度的一位编码数据流，经过分样，用小于“过采样”速率的采样速率对数字信号再采样， 同时进行低通数字滤波处理除去噪声，得到N位的编码输出。由于采用了一位编码技术，模拟电路减少，简化滤波器的设计，提高了性能。使用“过采样”技术，把更多的量化噪声压缩到基本频带以外的高频区，并由低通数字滤波器除去这些带外噪声，因此使A/D转换器具有了很高的信噪比。 关键技术 Δ-ΣA/D转换器的关键技术指标是在选定转换速率下的“有效位数”。多种Δ-ΣA/D转换器都标称是“24位”的，但实际这里的24位是指其输出数据的字长，即数据的总位数，它是“有效位数”与“噪声位数”之和。也就是说，由于制造技术水平的限制，其输出数据的低端总有二分之一位到几位数据不确定，在0-1之间来回跳变，这就是噪声位。转换速率选得越高，噪声越大，有效位数越低。 在相同的转换速率下，不同厂家的Δ-ΣA/D转换器的噪声和有效位数的指标也有明显差异。如：BB公司的ADS1210有效位数约21位，AD公司的AD7710有效位数约21.5位，相当于2.5V范围信号的能区分的最小电压为1.4uV、1uV。 Δ-Σ调制器 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * DMA法 直接存储存取（DMA）法又称为数据通道传送方式，用它传送数据比中断方式快得多。原因是，DMA的响应和退出不需经CPU程序处理，不需保护，控制数据的传送直接在A／D转换锁存器和系统内存间进行，无需利用CPU任何指令。 DMA方法的控制结构图 A／D转换结束信息作为DMA控制器的就绪信息，还同时和微机系统中定时器提供的转换启动信息一起通过控制门来控制A／D转换。其实质是让A／D转换一经启动后自动循环启动直到DMA传送全部结束。 帧格式结构 时分信号的采样频率是由被采集参数的最高频率分量决定的。在实际中，各种参数所包含的最高频率分量相差很大，少数快变参数的最高频率高达数千赫；中等数量为几百赫；而大量缓变参数频率为几赫甚至更低。 在这种情况下，如果只采用同样速率的采集交换子，并且以快变参数的最高频率确定信号采样频率，则满足不了快变参数的要求。 为