数据采集系统中AD转换器.docVIP

A/D转换器技术及其接口电路 蒲永红 2005 年5月28日 目 录 引言…………………………………………………………………………….. 一 . A/D转换器技术及其特性……………………………………………………………… A/D转换技术的基本原理……………………………………………………………… A/D转换器的主要方式………………………………………………………………… 3. A/D转换器的主要参数及外部特性……………………………………………………. 二 A/D转换器与微处理器的接口………………………………………………………… A/D转换器与CPU的连接………………………………………………………………. 2. A/D转换器数据的传送………………………………………………………………….. 3. A/D转换器接口电路的结构形式……………………………………………………….. 三 A/D转换器的主流芯片………………………………………………….……………… 1. AD公司的A/D转换主流芯片…………………………………………………………… 2. TI公司的A/D转换器主流芯片…………………………………………………………. 3. 其它一些A/D转换器常用芯片………………………………………………………….. 四 A/D转换器的发展及未来趋势………………………………………………………… 1. 结构……………………………………………………………………………………….. 2. 价格……………………………………………………………………………………….. 3 功耗………………………………………………………………………………………... 4. 精度……………………………………………………………………………………….. 5. 向数据采集系统发展………………………………………………………………………………. 五 小结………………………………………………………………………………………... 微型计算机在实施控制、在线动态测量和对物理过程进行监控，以及图像、语音处理领域的应用中，都要与一些连续变化的模拟量（温度、压力、流量、位移、速度、光亮度、声音等模拟量）打交道，但是数字计算机本身只能识别和处理数字量，因此，必须经过转换器，把模拟量转换成数字量，或将数字量转换成模拟量。才能实现CPU与被控对象之间的信息交换.所以微机在面向自动控制、自动测量和自动监控与各种被控、被测对象发生关系时,就需要设置模拟接口。这种接口从硬件角度看就是处理器与A/D、D/A转换器之间的联络电路。 一A/D转换器及其特性 1.A/D转换的基本原理 在A/D转换器中,因为输入的模拟信号在时间上是连续量,而输出的数字信号的代码是离散量,所以进行转换时必须在一系列选定的瞬间对输入的模拟信号取样,然后把这些取样值转换为输出的数字量。由于电子技术发展得很快，各种A/D转换器的工作原理不尽相同，但是模数转换技术一般的过程都包括取样、保持、量化、和编码这四个步骤完成。在实际的电路中这些步骤根据各要求可以合并进行的。所谓的采样就是通过一个取样保持电路，在满足采样定理的条件下，将输入信号在一个时间段内，等时间间隔的采集某些选定时间点上的值，并将此值保持到下一个采集时间点到来。采集到的这些值在数值上已经不再是连续的。而任何一个数字量的大小，都是以某个最小量化单位的整数倍来表示的。因此在用数字量表示取样值时，也必须把它量化成最小单位的整数倍，这个转化过程就是量化，所规定的最小数量单位叫做量化单位。数字信号最低有效位中的1表示这个量化单位的大小。把量化的数值用二进制代码表示，称为编码。假定需要把0-+1v的模拟电压信号转换成3位的二进制代码，可以取量化单位是1/8V，并规定凡数值在0-1/8V之间的模拟电压都当作是0*1/8V，用二进制的000表示。数值在1/8-2/8之间的模拟典雅都可看作1*1/8V，用二进制的001表示。依此类推。所采到的输入信号逐次编码，完成了模拟量到数字量的转换。 2.A/D转换器的主要方式 A/D转换器的主要方式按转换原理有两大类，直接A/D转换器和间接A/D转换器如并行比较型、逐次比较型；它主要把模拟信号直接转换成数字信号。间接A/D转换器是先把模拟量转换成中间量，然后再转换成数字量。如积分型、电压/频率转换型等。目前比较常见的是并行比较、逐次比较、积分型三种。 并行比较型的A/D转换器它由比较器、寄存器和代码转换器三部分组成，输入电压为0-Vref参考电压之间的模拟电压，它通过把输入电压加在每个比较器的输入端上，与比较基准Vref进行比较。比较器的输出结果接在寄存器上，然后通过优先编码器编码输出数字量。并行比较型A/D转换器具有不用附加取样保持电路，转换快