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软件水平考试嵌入式系统设计师辅导:A/D接口

2017-8-31编辑:daibenhua

  A/D接口

  (1)A/D 转换器是把电模拟量转换为数字量的电路。实现A/D 转换的方法有很多,常用的方法有计数法、双积分法和逐次逼进法。

  (2)计数式A/D转换法

  其电路主要部件包括:比较器、计数器、D/A 转换器和标准电压源。

  其工作原理简单来说就是,有一个计数器,从0开始进行加1计数,每进行一次加1,该数值作为D/A 转换器的输入,其产生一个比较电压VO 与输入模拟电压VIN 进行比较。如果VO 小于VIN 则继续进行加1计数,直到VO 大于VIN,这时计数器的累加数值就是A/D 转换器的输出值。(详细参考《教程》155页)

  这种转换方式的特点是简单,但是速度比较慢,特别是模拟电压较高时,转换速度更慢。例如对于一个8位A/D 转换器,若输入模拟量为最大值,计数器要从0开始计数到255,做255次D/A 转换和电压比较的工作,才能完成转换。

  (3)双积分式A/D转换法

  其电路主要部件包括:积分器、比较器、计数器和标准电压源。

  其工作原理是,首先电路对输入待测电压进行固定时间的积分,然后换为标准电压进行固定斜率的反向积分,反向积分进行到一定时间,便返回起始值。由于使用固定斜率,对标准电压进行反向积分的时间正比于输入模拟电压值,输入模拟电压越大,反向积分回到起始值的时间越长。只要用标准的高频时钟脉冲测定反向积分花费的时间,就可以得到相应于输入模拟电压的数字量,也就完成了A/D 转换。(详细参考《教程》156页)

  其特点是,具有很强的抗工频干扰能力,转换精度高,但转换速度慢,通常转换频率小于10Hz,主要用于数字式测试仪表、温度测量等方面。

  (4)逐次逼近式A/D转换法

  其电路主要部件包括:比较器、D/A 转换器、逐次逼近寄存器和基准电压源。

  其工作原理是,实质上就是对分搜索法,和平时天平的使用原理一样。在进行A/D 转换时,由D/A 转换器从高位到低位逐位增加转换位数,产生不同的输出电压,把输入电压与输出电压进行比较而实现。首先使最高位为1,这相当于取出基准电压的1/2与输入电压比较,如果在输入电压小于1/2的基准电压,则最高位置0,反之置1。之后,次高位置1,相当于在1/2的范围中再作对分搜索,以此类推,逐次逼近。(详细参考《教程》157页)

  其特点是,速度快,转换精度高,对N 位A/D 转换器只需要M 个时钟脉冲即可完成,一般可用于测量几十到几百微秒的过渡过程的变化,是目前应用最普遍的转换方法。

  (5)A/D 转换的重要指标(有可能考一些简单的计算)

  A、分辨率:反映A/D 转换器对输入微小变化响应的能力,通常用数字输出最低位(LSB)所对应的模拟电压的电平值表示。n 位A/D 转换器能反映1/2n 满量程的模拟输入电平。

  B、量程:所能转换的模拟输入电压范围,分为单极性和双极性两种类型。

  C、转换时间:完成一次A/D 转换所需要的时间,其倒数为转换速率。

  D、精度:精度与分辨率是两个不同的概念,即使分辨率很高,也可能由于温漂、线性度等原因使其精度不够高。精度有绝对精度和相对精度两种表示方法。通常用数字量的最低有效位LSB 的分数值来表示绝对精度,用其模拟电压满量程的百分比来表示相对精度。

  例如,满量程10V,10位A/D 芯片,若其绝对精度为±1/2LSB,则其最小有效位LSB 的量化单位为:

  10/1024=9.77mv,其绝对精度为9.77mv/2=4.88mv,相对精度为:0.048%。

软件水平考试嵌入式系统设计师辅导:页式存储管理(重点)

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