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数据采集技术实例 原理 实例 数据采集系统的基本组成 常用性能指标： 1、系统分辨率 2、系统精度 3、采集速度 4、动态范围 5、非线性失真(谐波失真) A/D转换器的类型 量化的过程本质上是“比较”的过程。按照比较的方式考查A/D转换的原理，可分为两大类： 1) 直接比较型 将输入的采样模拟量直接与作为标准的基准点压相比较，得到可按数字编码的离散量或直接得到数字量。包括连续比较、逐次逼近、谐波点压比较等。这类转换是瞬时比较，转换速度快，但抗干扰能力差。 2) 间接比较型 输入的采样模拟量不是直接与基准量比较，而是将二者都变成中间物理量再进行比较，然后将比较得到的时间或频率进行数字编码。包括双斜式、脉冲调宽式、积分式、三斜率式、自动校准积分式等。这类转换为平均值响应，转换速度慢，但抗干扰能力较强。 一、逐次逼近型A/D转换器 控制逻辑与时序 D/A转换器 SAR Vin 比较器 输出锁存器 START CLK EOC D0 D7 +Vref -Vref OE Vst + - 基本工作过程 (1)发出启动信号Start。当Start由高变低时，逐次逼近寄存器SAR清0，DAC输出Vst=0，比较器输出1；当Start变为高时，控制逻辑使SAR开始工作。 (2)SAR首先产生8位数字量的一半，，试探模拟量Vin大小，若VstVin，控制逻辑清除SAR的最高位；若VstVin，保留最高位。 (3)最高位确定后，SAR又以对分有哪些信誉好的足球投注网站法确定次高位，即以低7位的一半y1000000B(y为已确定位)试探模拟量Vin大小。在bit6确定后，SAR以对分有哪些信誉好的足球投注网站法确定bit5位，即以低6位的一半yy100000B(y为已确定位)试探模拟量Vin大小。多次重复，直到最低位bit0被确定。 (4)在最低位bit0确定后，转换结束，控制逻辑发出“转换结束”信号EOC。该信号的下降沿把SAR的输出锁存在“输出锁存器”中，从而得到数字量输出。 从转换过程可看出：该方法的分辨率和采样速度互相矛盾。 ?转换速度较快（比较次数等于A/D的位数）通常在几?S至几百?S数量级。 ?如果被转换的模拟量频率很高（变化较快）则要加S/H电路。 ?被转换的模拟量若幅度过小（信号微弱）则需要加信号调整电路进行增益调整和滤波。 逐次逼近式A/D转换器特点 二、双积分式A/D转换器 比较器 积分器 +- +- －标准电压 时钟 控制逻辑 计数器 Vin T0 T1 定时积分 定值积分 Vb t 输出 电路对未知输入电压Vin先进行固定时间T0的积分(对电容C充电)，然后对已知标准电压V1进行反向积分(C放电)。直至放电为0，放电所花时间T1。采样期间，积分电容C上的充电电荷=放电电荷，因此有式(1)。其中V1及T0为常数，因而反向积分时间T1与输入的待转换模拟电压Vin成正比，此期间计数器的计数值与信号电压的大小成正比，此计数值就是Vin所对应的数字量。 V1 C R Vb 二、双积分式A/D转换器 双积分式A/D转换器特点 ?转换速度较慢（因为A/D转换的过程要两次积分）通常在几十mS至几百mS数量级。 ?适用于转换变化较缓慢的模拟量（频率较低）输入端一般不需要再加S/H电路。 ?抗干扰性强（信号波动对精度影响不大）。 ?性价比高，与逐次比较型相比，同样价格条件下转换精度较高，常用于数字万用表。 应用实例 IN3 IN2 IN4 IN1 IN5 IN0 IN6 ADDA IN7 ADDB START ADDC EOC ALE D3 D7 OE D6 CLK D5 VCC D4 Vref+ D0 GND Vref- D1 D2 ADC0809 一、8位CMOS模数转换芯片ADC0809 √8位A/D,量化间隔=Vin/(256-1) √CMOS低功耗器件 √8 通道多路开关输入切换电路 √单电源+5,Vref=+5V Vin范围:单极性0 - +5V √逐次逼近结构 √每次转换时间：?100?S 60个时钟周期, fmax=640KHz (推荐CLK=500KHz) √转换结果读取方式： ①延时读数 ②查询EOC=1 ③EOC申请中断 IN3 IN2 IN