第9章数据采集系统要点分析.pptVIP

第9章 数据采集系统 9.5 A/D转换器 (2)A/D转换器分类 9.6计算机数据采集系统简介 A/D转换器与计算机的连接 计算机数据采集原理简介(续)采样周期 采样频率 计算机数据采集原理简介(续)在计算机屏幕上波形的恢复显示 3. A/D转换器的主要技术参数 分辨率：ADC的分辨率是指输出数字量变化一个最低有效位(LSB)所对应的输入模拟电压的变化量。例如ADC输入模拟电压变化范围为0～10V，输出为10位数码，则分辨率为 分辨率也可用百分数表示，即 一般来说，位数愈多，则每一位二进制代码所代表的模拟量越小，其分辨能力也越高。 0.097% 转换速度 A/D转换器的转换速度主要取决于转换电路的类型。 并联比较型：速度最快，如50ns 逐次比较型：1～100μs之间 双积分型：数十~数百ms之间。 A/D 转换器 转换完成信号 采样/保持器 模拟输入 读取数据命令 计算机 接口 A/D板 A/D转换命令 模拟输入电压在A/D转换期间应保持不变，否则A/D的输出数据总随输入电压而变，所以需要采样/保持器。 采样命令 T T：采样周期，相邻两次采样之间的时间间隔 单位 s，ms，?s f=1/T：采样频率，每秒采样的数据个数 单位 Hz * 清华大学电机系唐庆玉1997年制作 如发现有人剽窃必定追究！ 千岛湖风光 9.1 典型的测控系统组成 9.2 多路模拟开关 9.3 采样保持器 9.4 数模变换器 9.5 模数变换器 9.6 计算机数据采集系统简介 千岛湖画面属唐庆玉个人创作，青山緑水蓝天白云，剽窃必究 9.1 典型的测控系统组成 典型的测控系统组成框图 ADC或A/D： Analog to Digital Converter DAC或D/A： Digital to Analog Converter 9.2 多路模拟开关 在实际的系统中，被测量的回路往往是几路或几十路，不可能对每一回路的参量配置一个A/D转换器，常利用多路开关，轮流切换各被测回路与A/D间的通路，以达到各回路分时占用A/D转换电路的目的。 模拟开关是一种能够按照控制指令对模拟信号传输进行通、断控制的电子器件。 模拟开关多用场效应管来构成，开关接通时还会有一导通电阻，在断开状态时仍会有一小的关断电流。 CC4051是一个允许双向使用的CMOS多路开关集成芯片，它既可用于8路到一路的切换(用于A/D)，又可用于一路到8路的切换(用于D/A)。 9.3 采样保持电路 采样保持电路常用于输入信号变化较快或具有多路输入信号的数据采集系统中。在A/D转换过程中，因为每次转换过程需要一定的时间，所以需要采样保持电路的配合，以便有一个稳定的采集量。采样保持器的工作过程由外部控制信号来决定，工作过程分采样和保持两个周期。 采样：就是要求输出信号能快速而准确地跟随信号的变化； 保持：则是在两次采样间隔时间内保持上一次采样结束时的状态。 9.4 D/A 转换器 D/A功能: 将数字量线性地地转换成模拟量 D/A n = 4位 8位 10位 12位 16位 n位 数字量 模拟量 0~5V或 0~10V 为了将数字量转换为模拟量，必须将二进制数的每一位代码按“权”值转换成相应的模拟量，然后将代表各位二进制数的这些模拟量相加，这样便得到与数字量成正比的模拟量。 设输入数字量为D=d3d2d1d0 d3 U3, d2 U2, d1 U1, d0 U0 输出模拟量为 Uo=U3+ U2 + U1+ U0=k D k是一个常数；D为n位二进制数。 DAC转换特性：输入与输出的对应关系 最小输出电压ULSB ： 相临两组代码转换出来的模拟量之差（2V)。 分辨率： 电路所能分辨出的最小输出电压与最大输出电压之比。 分辨率= ULSB Uomax = 1 2n-1 四位二进制的分辨率？ 若最大输出电压仍为14V，最小输出电压将变大还是变小？ 000 001 010 011 100 101 110 111 D D DAC uo 2 4 10 12 0 6 8 14 uo/V 设D为三位二进制 要求uomax=14V n位二进制DAC框图 基准电压UR 输出U0 电阻解码网络 … 数字模拟开关 … 数字寄存器 … dn?1 d0 DAC 有权电阻网络型 T型电阻网络型 倒T型电阻网络型 数模转换器的分类： 1.倒T型电阻网络D/A