第2章 前向通道设计.ppt

ADC0808/0809与单片机的接口示例。 ADC0808/0809是价格适中的逐次逼近型8位A/D转换器，可输入8路模拟电压信号； ADC0808/0809时序要求：ALE上升沿锁存地址信号；ST上升沿对内部进行复位，下降沿启动转换；EOC在转换开始后变低、转换结束后变高；EN为高时输出转换结果 。 4. ADC的应用 2.5 前向通道设计实例 “水温控制系统”的前向通道组成如图所示，主要包括传感器、信号放大、A/D转换等电路。 温度传感器的种类较多： 热电偶由于热电势较小，因而灵敏度较低；热敏电阻由于非线性而影响其精度；铂电阻温度传感器由于成本高，在一般小系统中很少使用； AD590是美国Analog Devices公司生产的二端式集成温度/电流传感器，具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等一系列优点。 AD590的测温范围为-50～+150℃，满量程范围误差为±0.3℃。当电源电压在5～10V之间，稳定度为1%时，误差只有±0.01℃，完全适用于本例对水温测量的要求； AD590是温度/电流传感器，对于提高系统抗干扰能力也有很大帮助，因此本例选用AD590作为温度传感器。 一、传感器选择 AD581提供10V基准电压，它与运算放大器OP-07和电阻R1、VR1、R2、VR2组成信号变换与放大电路，将温度传感器输出的电流信号转换为0～5V的电压信号： 查手册可知，AD590在35℃时输出电流为308.2μA，因此： R1 + VR1 = 10V/308.2μA = 32.4kΩ； 取R1 = 30kΩ，VR1 = 5kΩ； AD590在95℃时输出电流为368.2μA，因此： R2 + VR2 = 5V/(368.2 - 308.2)μA = 83.3kΩ； 取R2 = 81kΩ，VR2 = 5kΩ 。 二、信号转换与放大电路设计 + - iI R VO 由于前向通道总误差为0.83%，系统对信号采集的速度要求也不高，故可以采用价格低廉的8位逐次逼近型A/D转换器ADC0804 ； CLK-R和CLK-IN两端外接一对电阻、电容，即可产生A/D转换所需要的时钟信号： fCLK ≈ 1/1.1RC； 片选由8031的P2.0（地址线A8）控制，相应读写地址为FE00H。A/D转换器的 与8031的P1.0相连，单片机以查询方式获取A/D转换器转换完毕的信息。 三、 A/D转换电路设计 数据放大器参数 差模增益 型号 输入 失调电压 VOS (mV) 输入失调电压温漂 ?VOS/?T (μV/℃) 差模 输入电阻 RIN (MΩ) 共模 抑制比 CMRR (dB) 摆率 SR (V/μS) 增益带宽 乘积 GBW (MHz) μA741 2 15 2 90 0.5 0.3 NE5532 0.5 5 0.3 100 9 10 OP-07 0.06 0.5 33 120 0.3 0.6 LM318 4 3 100 70 15 LF357 3 5 106 100 50 20 AD620 0.03 0.3 104 130 1.2 1 电压/电流转换器又称跨导型放大器，常用于远距离传送信号时，消除导线电阻的影响和外界干扰造成的误差； 电压/电流转换器以所接负载形式不同可以两种类型：浮动型和接地型。 四、电压/电流转换器 1. 浮动负载转换器 负载的两个端点都不受约束； 无论何种负载，输出电流表达式都成立； 图（a）输出电压的有限范围，图（b）iO必须来自源vi本身。 + - Vi + 负载 R iO VL - + - Vi - R iO VL + 负载 VO VO 原理 可见，负载电流IL与RL无关，满足了恒流的要求； 常用集成电压/电流转换器有XTＲ101、 AD694 等。 2. 接地负载转换器 输入电流信号ii流过采样电阻RS ，并在采样电阻两端产生输出电压信号：vO = RS·ii ； 当输入信号是一个非理想的电流源时，造成输出电压vO的衰减。 五、电流/电压转换器 简单电路 vO ii RS RO RS ii vo 输入电流ii流过电阻R，产生输出电压信号vO = -R·ii ； 运算放大器在输入和输出端都消除了负载效应。 用运放来实现的电路 高灵敏度I/V转换器 高灵敏度的应用可能会要求不现实的大阻值电阻； 这个电路是靠倍乘因子k是来增加R的。这样就可以从一个合理的R值出发，然后乘以所需要的k值来实现高灵敏度。 vO = -k·R·ii + - ii R vo + - ii R vo R1 R2 v1 1. 积分电路 2. 差动积分电路 六、积分、微分、滤波电路 对输入信号按时间积分的电路。 对输入的差分信号按时间积分的电路。 集成运算放大器除了可以构成信号放大电路外，还可以构成各种