第2章(1) 数据采集技术(前向通道).pptVIP

周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 ADC0809的内部转换时序 图2-22 ADC0809的转换时序 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 ADC0809和单片机的连接 写信号、P2.7有效时,启动AD转换. 转换结束后,输出高电平,向CPU发出中断请求 读信号、P2.7有效时,允许输出AD转换结果. 转换时钟由ALE分频得到. 回顾:ALE以1/6晶振频率的固定频率输出的正脉冲,因此可以作为外部时钟或外部定时脉冲使用 8051 7 4 L S 3 7 3 A D C 0 8 0 9 ÷ 2 CLK D0-D7 ≥ 1 ≥ 1 1 1 1 G EOC S TART ALE OE RD P 2 . 7 WR INT1 ALE P0 A0-A7 A 0 A 1 A 2 A B C VR(+) VR(-) + 5 V GND IN0 转换结果由此输出 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 或非门 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 ALE CLK 2分频电路 74LS74 D触发器 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 第四节 ?-?型ADC原理与接口技术 过采样技术 Σ-Δ调制技术 增加了数字电路的比例，易于实现单片集成 以较低的成本实现高精度的A/D变换器 理论基础:信号采样量化理论 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 若输入信号的最小幅度大于量化器的量化阶梯Q, 量化噪声的总功率是一个常数,与采样频率fs无关,功率密度谱在0~fs/2的频带范围内均匀分布。 量化噪声电平与采样频率成反比,提高采样频率,可以降低量化噪声电平,而基带是固定不变的,因而减少了基带范围内的噪声功率,提高了信噪比。 理论基础:信号采样量化理论 一、?-?型ADC原理 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 1. 过采样技术 理想3位ADC转换特性 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 图 一阶Σ-Δ ADC 2.Σ-Δ调制及噪声整形技术原理 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 Σ-Δ调制器原理 积分器及其数量－－阶数 量化器及其数量－－级数 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 3.数字滤波和采样抽取技术 D=4的采样抽取 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 二、CS5360及其与微处理器的接口 1. CS5360简介 u???? 真正的24位转换 u???? 105dB的动态范围 u???? 低噪声，总谐波失真95dB u???? Σ-Δ A/D转换技术 u???? 片内数字抗混叠滤波及电压参考 u???? 最高采样率50KHz u???? 差动模拟输入 u???? 单+5V电源供电 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 CS5360功能框图 CS5380\ CS5381 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 数字接口电路功能框图 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 基于FPGA的数字接口电路部分的设计 接口功能框图 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 串并转换电路原理图 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 高速A/D转换器 逐次近似A/D法（几十MHz） 闪电式A/D法（几百MHz） 分量程A/D法（几百MHz） 流水线A/D法（几百MHz） 谐振隧道二极管A/D法（1GHz以上） 视频、数字示波器、频谱测试、雷达 采样率10MHz以上 参考书：席德勋，现代电子技术，高等教育教育出版社 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 第五节 数据采集系统设计及举例 一、系统设计考虑的因素 二、A/D转换器的选择要点 三、采样保持器S/H的选择 四、多路测量通道的串音问题 五、主放大器的设置 六、数据采集系统实例 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 一、采集系统设计考虑的主要因素 输入信号的特性 对数据采集系统性能的要求 接口特性 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 输入信号的特性： 信号的数量 信号的输入方式（单端、差动、单极性、双极性，接地、浮地） 信号的强弱及动态范围 信号的频带宽度 信号是周期还是瞬态 信号中的噪声 共模电压大小 信号源的阻抗 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 对数据采集系统性能的要求： 系统的采样速率 系统的分辨率 系统的精度 主机（PC、MCU、DSP） 并行、串行、总线 数据的编码格式 接口特性 ： 周鹏 安徽工程大学电气工程学院电科教研室 二、A/D转换器的选择要点 1.A/D转换位数 2.转换速度 3.环境条件 4.接口 周鹏 安