第08课ADC接口!.pptVIP

Cortex M3 ADC接口 A/D转换器 A/D转换器——实现模拟量变换成数字量的设备称为模数转换器（ADC），简称A/D。 A/D和D/A转换器是把微型计算机的应用领域扩展到检测和过程控制的必要装置，是把计算机和生产过程、科学实验过程联系起来的重要桥梁。 用途——广泛应用于系统的实时测控和智能化仪表等应用系统中 A/D转换 A/D转换原理 量化误差 量化误差——因mmin 不能是无穷小而带来的误差。量化误差是不可消除的。 量化误差 A/D转换器分类 一是双积分A/D转换器，优点是精度高，抗干扰性好，价格便宜，但速度慢； 二是逐次逼近法A/D转换器，精度、速度、价格适中； 三是并行A/D转换器，速度快，价格也贵。 常用的ADC0809属第二类，是八位A/D转换器。每采集一次需100us。 AD转换过程 转换过程通过取样、保持、量化和编码四个步骤完成。 采样保持 模拟信号经采样后，得到一系列样值脉冲。采样脉冲宽度τ一般是很短暂的，在下一个采样脉冲到来之前，应暂时保持所取得的样值脉冲幅度，以便进行转换。因此，在取样电路之后须加保持电路。 量化和编码 A/D转换器分类 作用 AD与传感器 从物理信号到电信号的转换 A/D转换器的作用是将模拟的电信号转换成数字信号。在将物理量转换成数字量之前，必须先将物理量转换成电模拟量，这种转换是靠传感器完成的。传感器的种类繁多，如温度传感器，压力传感器、光传感器、气敏传感器等。 温度传感器：典型的温度传感器有热电偶和热敏电阻。热电偶是利用热点效应来工作的，室温下的输出电压为毫伏级的。热敏电阻是一种半导体新型感温元件，具有负的电阻温度系数，当温度升高时，其电阻减小。 湿度传感器：是利用湿度变化引起其电阻值或电容量变化原理制成的，即将湿度变化转换成电量变化。 气敏传感器：半导体气敏传感器是利用半导体于某种气体接触式电阻机功率函数变化这一效应来检测气体的成分或浓度的传感器。 压电式或压阻式传感器：某些电解质（石英晶体压电陶瓷），在沿一定的方向受外力的作用而变形时，内部会产生极化的现象，同时在其表面产生电荷。而当外力撤销时又重新回到不带电的状态。利用这些介质可以做成压电式传感器。 固体受到作用力后，电阻率（或电阻）就要发生变化，这种效应称压阻式效应，利用它可做成压阻式传感器。 A/D转换器的主要技术指标参数 分辨率 ：表示A/D对模拟输入的分辨能力，由它确定能被A/D辨别的最小模拟量，通常也用二进制位来表示。 量化误差：是在A/D转换中由于整量化所产生的固有误差。对于舍入（四舍五入）量化误差在1/2LSB之间。 转换时间：是A/D转换完成一次所需要的时间。 绝对精度：是A/D转换器输出端所产生的数字代码中，分别对应于实际需要的模拟输入值与理论上要求的模拟输入值之差。 相对误差：是满刻度校准以后，任意数字输出所对应的实际模拟输入值（中间值）与理论值（中间值）之差。 漏码：如果模拟输入连续增加（或减小）时，数字输出不是连续增加（或减小）而是越过某一个数字，即出现漏码。 主要技术指标 1．分辨率 分辨率表示输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量。指A/D转换器能分辨的最小输出模拟增量。 转换器的分辨率定义为满刻度电压与2n之比值，其中n为ADC的位数。 例如具有12位分辨率的ADC能分辨出满刻度的1/212或满刻度的0．0245％。一个10V满刻度的12位ADC能够分辨输入电压变化的最小值为2．4mV。 分辨率下取决于数字量的二进制位数。 2、转换速率 ADC的转换速率就是能够重复进行数据转换的速度，即每秒转换的次数。而完成一次A/D转换所需的时间（包括稳定时间），则是转换速率的倒数。 转换时间（Conversion Time） 从发出启动转换开始直至获得稳定的二进代码所需的时间称为转换时间，转换时间与转换器工作原理及其位数有关，同种工作原理的转换器，通常位数越多，其转换时间越长。 3转换精度（Conversion Accuracy） 转换精度指满量程时ADC的实际模拟输出值和理论值的接近程度。 4量程(满刻度范围——FULL Scale Range) 量程是指输入模拟电压的变化范围。例如某转换器具有10V的单极性范围或-5～+5V的双极性范围。则它们的量程都为10V。满刻度只是个名义值，实际的A/D，D/A转换器的最大输出值总是比满刻度值小1/2n，n为转换器的位数。例如12位的A/D转换器，其满刻度值为10V，而实际的最大输出值为: 线性度（Linearity） 线性度是指ADC的实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏移差。 基准电压 基准电压源是提供给A/D转换