專家傾囊相授:選擇A/D芯片的技巧
發布時間:2015-11-27 責任編輯:echolady
【導讀】在實現單片機數據采集的外圍電路中,A/D器件和芯片是常見的元器件。A/D轉換器種類繁多,但是每種類型都有其特定的應用。而在設計單片機數據采集係統中,選擇合適的A/D轉換器以滿足係統設計要求是首當其衝的問題。
選擇A/D轉換器件不僅要考慮到元器件本身的性能還要考慮到應用的場合。隻要掌握幾個指標就能輕易地判定並選擇出A/D器件。
(1)A/D轉換器位數
A/D轉(zhuan)換(huan)器(qi)位(wei)數(shu)的(de)確(que)定(ding),應(ying)該(gai)從(cong)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)係(xi)統(tong)的(de)靜(jing)態(tai)精(jing)度(du)和(he)動(dong)態(tai)平(ping)滑(hua)性(xing)這(zhe)兩(liang)個(ge)方(fang)麵(mian)進(jin)行(xing)考(kao)慮(lv)。從(cong)靜(jing)態(tai)精(jing)度(du)方(fang)麵(mian)來(lai)說(shuo),要(yao)考(kao)慮(lv)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)的(de)原(yuan)始(shi)誤(wu)差(cha)傳(chuan)遞(di)到(dao)輸(shu)出(chu)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)誤(wu)差(cha),它(ta)是(shi)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)數(shu)字(zi)化(hua)時(shi)產(chan)生(sheng)誤(wu)差(cha)的(de)主(zhu)要(yao)部(bu)分(fen)。量(liang)化(hua)誤(wu)差(cha)與(yu)A/D轉換器位數有關。一般把8位以下的A/D轉換器歸為低分辨率A/D轉換器,9~12位的稱為中分辨率轉換器,13位以上的稱為高分辨率轉換器。10位A/D芯片以下誤差較大,11位以上對減小誤差並無太大貢獻,但對A/D轉換器的要求卻提得過高。因此,取10位或11位是合適的。由於模擬信號先經過測量裝置,再經A/D轉換器轉換後才進行處理,因此,總的誤差是由測量誤差和量化誤差共同構成的。A/D轉換器的精度應與測量裝置的精度相匹配。也就是說,一方麵要求量化誤差在總誤差中所占的比重要小,使它不顯著地擴大測量誤差;另一方麵必須根據目前測量裝置的精度水平,對A/D轉換器的位數提出恰當的要求。
目前,大多數測量裝置的精度值不小於0.1%~0.5%,故A/D轉換器的精度取0.05%~0.1%即可,相應的二進製碼為10~11位,加上符號位,即為11~12位。當有特殊的應用時,A/D轉換器要求更多的位數,這時往往可采用雙精度的轉換方案。
(2)A/D轉換器的轉換速率
A/D轉zhuan換huan器qi從cong啟qi動dong轉zhuan換huan到dao轉zhuan換huan結jie束shu,輸shu出chu穩wen定ding的de數shu字zi量liang,需xu要yao一yi定ding的de轉zhuan換huan時shi間jian。轉zhuan換huan時shi間jian的de倒dao數shu就jiu是shi每mei秒miao鍾zhong能neng完wan成cheng的de轉zhuan換huan次ci數shu,稱cheng為wei轉zhuan換huan速su率lv。
確定A/D轉換器的轉換速率時,應考慮係統的采樣速率。例如,如果用轉換時間為100us($1.6606)的A/D轉換器,則其轉換速率為10KHz。根據采樣定理和實際需要,一個周期的波形需采10個樣點,那麼這樣的A/D轉換器最高也隻有處理頻率為1KHz的模擬信號。把轉換時間減小,信號頻率可提高。對一般的單片機而言,要在采樣時間內完成A/D轉換以外的工作,如讀數據、再啟動、存數據、循環計數等已經比較困難了。
(3)采樣/保持器
采集直流和變化非常緩慢的模擬信號時可不用采樣保持器。對於其他模擬信號一般都要加采樣保持器。如果信號頻率不高,A/D轉換器的轉換時間短,即采樣高速A/D時,也可不用采樣/保持器。
(4)A/D轉換器量程
A/D轉(zhuan)換(huan)時(shi)需(xu)要(yao)的(de)是(shi)雙(shuang)極(ji)性(xing)的(de),有(you)時(shi)是(shi)單(dan)極(ji)性(xing)的(de)。輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)最(zui)小(xiao)值(zhi)有(you)的(de)從(cong)零(ling)開(kai)始(shi),也(ye)有(you)從(cong)非(fei)零(ling)開(kai)始(shi)的(de)。有(you)的(de)轉(zhuan)換(huan)器(qi)提(ti)供(gong)了(le)不(bu)同(tong)量(liang)程(cheng)的(de)引(yin)腳(jiao),隻(zhi)有(you)正(zheng)確(que)使(shi)用(yong),才(cai)能(neng)保(bao)證(zheng)轉(zhuan)換(huan)精(jing)度(du)。在(zai)使(shi)用(yong)中(zhong),影(ying)響(xiang)A/D轉換器量程的因素有:量程變換和雙極性偏置;雙基準電壓;A/D轉換器內部比較器輸入端的正確使用。
(5)滿刻度誤差
滿度輸出時對應的輸入信號與理想輸入信號值之差。
(6)線性度
實際轉換器的轉移函數與理想直線的最大偏移。
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