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教你怎樣選擇A/D芯片

時間:2022-4-19 11:49:00
摘要: A/D器件和芯片是實現單片機數據采集的常用外圍器件。A/D轉換器

A/D器件和芯片是實現單片機數據采集的常用外圍器件。A/D轉換器
的品種繁多、性能各異,在設計數據采集系統時,首先碰到的就是如何選擇合适的A/D轉換器
以滿足系統設計要求的問題。選擇A/D轉換器
件需要考慮器件本身的品質和應用的場合要求,基本上,可以根據以下幾個方面的指标選擇一個A/D器件。

(1)A/D轉換器
位數

A/D轉換器
位數的确定,應該從數據采集系統的靜态精度和動态平滑性這兩個方面進行考慮。從靜态精度方面來說,要考慮輸入信号的原始誤差傳遞到輸出所產生的誤差,它是模拟信号數字化時產生誤差的主要部分。量化誤差與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位以上對減小誤差并無太大貢獻,但對A/D轉換器的要求卻提得過高。因此,取10位或11位是合适的。由于模拟信号先經過測量裝置,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,一方面要求量化誤差在總誤差中所占的比重要小,使它不顯着地擴大測量誤差;另一方面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于0.1%~0.5%,故A/D轉換器的精度取0.05%~0.1%即可,相應的二進制碼為10~11位,加上符号位,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轉換器從啟動轉換到轉換結束,輸出穩定的數字量,需要一定的轉換時間。轉換時間的倒數就是每秒鐘能完成的轉換次數,稱為轉換速率。

确定A/D轉換器的轉換速率時,應考慮系統的采樣速率。例如,如果用轉換時間為100us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,那麽這樣的A/D轉換器最高也只有處理頻率為1KHz的模拟信号。把轉換時間減小,信号頻率可提高。對一般的單片機而言,要在采樣時間内完成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拟信号時可不用采樣保持器。對于其他模拟信号一般都要加采樣保持器。如果信号頻率不高,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轉換時需要的是雙極性的,有時是單極性的。輸入信号最小值有的從零開始,也有從非零開始的。有的轉換器提供了不同量程的引腳,只有正确使用,才能保證轉換精度。在使用中,影響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轉換器内部比較器輸入端的正确使用。

(5)滿刻度誤差

滿度輸出時對應的輸入信号與理想輸入信号值之差。

(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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