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教你怎样选择A/D芯片

2015-11-18 10:22:13

[导读] A/D器件和芯片是实现单片机数据采集的常用外围器件。A/D转换器的品种繁多、性能各异,在设计数据采集系统时,首先碰到的就是如何选择合适的A/D转换器以满足系统设计要求的问题。选择A/D转换器件需要考虑器件本身的品质和应用的场合要求,基本上,可以根据以下几个方面的指标选择一个A/D器件。

A/D器件和芯片是实现单片机数据采集的常用外围器件。A/D转换器的品种繁多、性能各异,在设计数据采集系统时,首先碰到的就是如何选择合适的A/D转换器以满足系统设计要求的问题。选择A/D转换器件需要考虑器件本身的品质和应用的场合要求,基本上,可以根据以下几个方面的指标选择一个A/D器件

(1)A/D转换器位数

A/D转换器位数的确定,应该从数据采集系统的静态精度和动态平滑性这两个方面进行考虑。从静态精度方面来说,要考虑输入信号的原始误差传递到输出所产生的误差,它是模拟信号数字化时产生误差的主要部分。量化误差与A/D转换器位数有关。一般把8位以下的A/D转换器归为低分辨率A/D转换器,9~12位的称为中分辨率转换器,13位以上的称为高分辨率转换器。10位A/D芯片以下误差较大,11位以上对减小误差并无太大贡献,但对A/D转换器的要求却提得过高。因此,取10位或11位是合适的。由于模拟信号先经过测量装置,再经A/D转换器转换后才进行处理,因此,总的误差是由测量误差和量化误差共同构成的。A/D转换器的精度应与测量装置的精度相匹配。也就是说,一方面要求量化误差在总误差中所占的比重要小,使它不显著地扩大测量误差;另一方面必须根据目前测量装置的精度水平,对A/D转换器的位数提出恰当的要求。

目前,大多数测量装置的精度值不小于0.1%~0.5%,故A/D转换器的精度取0.05%~0.1%即可,相应的二进制码为10~11位,加上符号位,即为11~12位。当有特殊的应用时,A/D转换器要求更多的位数,这时往往可采用双精度的转换方案。

(2)A/D转换器的转换速率

A/D转换器从启动转换到转换结束,输出稳定的数字量,需要一定的转换时间。转换时间的倒数就是每秒钟能完成的转换次数,称为转换速率。

确定A/D转换器的转换速率时,应考虑系统的采样速率。例如,如果用转换时间为100us的A/D转换器,则其转换速率为10KHz。根据采样定理和实际需要,一个周期的波形需采10个样点,那么这样的A/D转换器最高也只有处理频率为1KHz的模拟信号。把转换时间减小,信号频率可提高。对一般的单片机而言,要在采样时间内完成A/D转换以外的工作,如读数据、再启动、存数据、循环计数等已经比较困难了。

(3)采样/保持器

采集直流和变化非常缓慢的模拟信号时可不用采样保持器。对于其他模拟信号一般都要加采样保持器。如果信号频率不高,A/D转换器的转换时间短,即采样高速A/D时,也可不用采样/保持器。

(4)A/D转换器量程

A/D转换时需要的是双极性的,有时是单极性的。输入信号最小值有的从零开始,也有从非零开始的。有的转换器提供了不同量程的引脚,只有正确使用,才能保证转换精度。在使用中,影响A/D转换器量程的因素有:量程变换和双极性偏置;双基准电压;A/D转换器内部比较器输入端的正确使用。

(5)满刻度误差

满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。

(6)线性度

实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移。

[整理编辑:中国测控网]
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