類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器.ppt

1,第十一章 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器,Analog To Digital Converter (ADC),2,內(nèi)容大綱,類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換原理 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換之種類 回饋型ADC 、雙斜率型ADC、並聯(lián)型ADC 、電壓轉(zhuǎn)頻率型ADC ADC使用之注意事項(xiàng) 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804輸出碼 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804功能 感測整合實(shí)驗(yàn)(ADC實(shí)驗(yàn)),3,內(nèi)容大綱(我們在哪裡?),類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換原理 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換之種類 回饋型ADC 、雙斜率型ADC、並聯(lián)型ADC 、電壓轉(zhuǎn)頻率 型ADC ADC使用之注意事項(xiàng) 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804輸出碼 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804功能 感測整合實(shí)驗(yàn)(ADC實(shí)驗(yàn)),4,類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換原理,取樣與保持：將原始類比資料逐一擷取，取樣頻率越高則訊號(hào)越不易失真，亦即解析度越高。 量化：量化的目的則是將取樣所獲得的資料以0與1的組合給予編碼，編碼的位元數(shù)越高則解析度越高，轉(zhuǎn)換信號(hào)越接近實(shí)際之類比信號(hào)。,類比數(shù)位轉(zhuǎn)換過程,5,內(nèi)容大綱(我們在哪裡?),類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換原理 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換之種類 回饋型ADC 、雙斜率型ADC、並聯(lián)型ADC 、電壓轉(zhuǎn)頻率 型ADC ADC使用之注意事項(xiàng) 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804輸出碼 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804功能 感測整合實(shí)驗(yàn)(ADC實(shí)驗(yàn)),6,類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換之種類,回饋型ADC 將取樣後的訊號(hào)VI以差動(dòng)比較器產(chǎn)生正負(fù)變化的訊號(hào)。 以計(jì)數(shù)器將此正負(fù)變化的訊號(hào)記錄並輸出。 輸出的數(shù)位訊號(hào)，利用DAC轉(zhuǎn)換成類比訊號(hào)，與下一筆類比訊 號(hào)作比較。 當(dāng)ADC的輸出電壓V0與類比輸入電壓VI相同時(shí)，則計(jì)數(shù)器停止 計(jì)數(shù)。,7,類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換之種類,雙斜率型ADC 當(dāng)時(shí)間為0，控制電路將計(jì)數(shù)器預(yù)設(shè)為零。 將欲轉(zhuǎn)換之輸入電壓VI經(jīng)開關(guān)SW1切換選擇輸入至積分器。 若輸入信號(hào)為正，則積分器輸出信號(hào)為圖11-4所示之負(fù)斜率T1。 經(jīng)比較器輸出一數(shù)位信號(hào)D0為1，此時(shí)脈信號(hào)fs輸入至計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。 當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到某一固定數(shù)值時(shí)，控制電路立即將積分器輸入切換至參考輸入電壓Vref並將計(jì)數(shù)器清為0。 當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)電壓，積分器會(huì)出現(xiàn)圖11-4之正斜坡(T2)，使積分器輸出電壓為負(fù)電壓而禁能時(shí)脈信號(hào)fs輸入至計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，使計(jì)數(shù)器無法再計(jì)數(shù)。,8,9,類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換之種類,並聯(lián)型ADC 並聯(lián)型轉(zhuǎn)換器是所有ADC類型中最簡單的一種。 它利用一個(gè)與量測範(fàn)圍相同大小的參考電壓，並串接一系列的 2N +1個(gè)電阻，而待測的輸入電壓值即由比較器與分壓電阻所產(chǎn)生之2N個(gè)分壓相比得知。 因?yàn)槊總€(gè)位元值為平行處理，並聯(lián)型轉(zhuǎn)換器速度非?？?，可達(dá)到每秒500萬次取樣，但是這種平行模式方法需大量的比較器 。,10,類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換之種類,並聯(lián)型ADC,11,類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換之種類,電壓轉(zhuǎn)頻率型ADC 電壓對頻率ADC乃於一固定之時(shí)間內(nèi)，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成一個(gè)正比於輸入電壓大小之頻率輸出脈衝。 輸入電壓值的頻率值可依固定時(shí)間內(nèi)計(jì)算其脈衝數(shù)求得。 由於輸入信號(hào)在計(jì)數(shù)期間能有效的轉(zhuǎn)換合成，電壓轉(zhuǎn)頻率ADC具有高雜訊抑制性。 此方法非常適用於雜訊多的遙測應(yīng)用場合。,12,內(nèi)容大綱(我們在哪裡?),類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換原理 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換之種類 回饋型ADC 、雙斜率型ADC、並聯(lián)型ADC 、電壓轉(zhuǎn)頻率 型ADC ADC使用之注意事項(xiàng) 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804輸出碼 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804功能 感測整合實(shí)驗(yàn)(ADC實(shí)驗(yàn)),13,ADC使用之注意事項(xiàng),訊號(hào)輸入極性,單極性：輸入訊號(hào)位準(zhǔn)範(fàn)圍介於0V至參考電壓Vref之間，因此極性只有正電位。 雙極性：輸入訊號(hào)位準(zhǔn)範(fàn)圍介於- Vref /2至Vref /2之間。,感測訊號(hào)輸入接線,單點(diǎn)接：所有訊號(hào)源使用相同的參考電壓AGND，因此雜訊干擾的情形相當(dāng)嚴(yán)重。 差動(dòng)模式：當(dāng)傳輸距離較遠(yuǎn)、訊號(hào)較弱、亦或需要抑制雜訊之產(chǎn)生，此類接法可以避免電線雜訊的的影響。,14,ADC使用之注意事項(xiàng),訊號(hào)解析度,若感測器輸出訊號(hào)為單極性0V至10V ADC部份的解析度為10 bits 能夠輸入的最大電位差為10V 則最小能解析的訊號(hào)為：,15,ADC使用之注意事項(xiàng),精確度,假設(shè)每一個(gè)獨(dú)立的誤差值為i 誤差值總和為：,線性度,缺失碼,16,內(nèi)容大綱(我們在哪裡?),類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換原理 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換之種類 回饋型ADC 、雙斜率型ADC、並聯(lián)型ADC 、電壓轉(zhuǎn)頻率 型ADC ADC使用之注意事項(xiàng) 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804輸出碼 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804功能 感測整合實(shí)驗(yàn)(ADC實(shí)驗(yàn)),17,類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804輸出碼,ADC0804輸出碼種類,單極性二進(jìn)位碼 單極性BCD碼 偏移二進(jìn)位碼 1的補(bǔ)數(shù) 2的補(bǔ)數(shù),單極性BCD碼,18,類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804輸出碼,ADC0804輸出碼種類,單極性二進(jìn)位碼,19,類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804輸出碼,ADC0804輸出碼種類,雙極性二進(jìn)碼,20,類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換原理 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換之種類 回饋型ADC 、雙斜率型ADC、並聯(lián)型ADC 、電壓轉(zhuǎn)頻率 型ADC ADC使用之注意事項(xiàng) 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804輸出碼 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804功能 感測整合實(shí)驗(yàn)(ADC實(shí)驗(yàn)),內(nèi)容大綱(我們在哪裡?),21,類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804功能,解析度為8位元(1/256) 轉(zhuǎn)換時(shí)間為100(=640KHz時(shí)) 轉(zhuǎn)換誤差為1LSB 類比輸入電壓範(fàn)圍為0+5V 參考電壓為+5V，即Vref =2.5V 工作電壓為+5V，即Vcc=+5V 輸出為三態(tài)結(jié)構(gòu) 差動(dòng)式輸入 內(nèi)藏式脈波產(chǎn)生器 可與TTL與MOS IC直接匹配,22,類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804功能,CS：須與RD與WR配合。低電位時(shí)，ADC0804方可進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)位資料讀取。 WR：當(dāng)CS及WR同時(shí)為0時(shí)，ADC0804將被重置，INTR將被定為1；而當(dāng)CS =0， WR信號(hào)為上升緣時(shí)，將啟動(dòng)ADC0804，使其開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 RD：當(dāng)CS及RD同時(shí)為0時(shí)，轉(zhuǎn)換器之資料可透過DB0DB7送出，當(dāng)CS = 0，RD信號(hào)為上升緣時(shí)，INTR信號(hào)將被設(shè)定為1。 INTR：當(dāng)WR啟動(dòng)轉(zhuǎn)換工作時(shí)，INTR信號(hào)將被設(shè)定為1。WR信號(hào)上升緣時(shí)，而當(dāng)ADC0804完成轉(zhuǎn)換工作後，INTR會(huì)被設(shè)定為0，以通知CPU讀取資料，直到資料讀取時(shí)，RD信號(hào)上緣時(shí)，INTR將被設(shè)定為1。我們可將此信號(hào)線接至CPU之中斷信號(hào)端，以提出中斷請求。,23,應(yīng)用電路,類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804功能,24,內(nèi)容大綱(我們在哪裡?),類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換原理 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換之種類 回饋型ADC 、雙斜率型ADC、並聯(lián)型ADC 、電壓轉(zhuǎn)頻率 型ADC ADC使用之注意事項(xiàng) 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804輸出碼 類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器ADC0804功能 感測整合實(shí)驗(yàn)(ADC實(shí)驗(yàn)),25,實(shí)驗(yàn)設(shè)備,感測整合實(shí)驗(yàn)(ADC實(shí)驗(yàn)),硬體設(shè)備： AD590溫度感測器一個(gè) UA741和ADC0804電晶體各一個(gè) 電阻910一個(gè)、2k兩個(gè)、 10k三個(gè)、200四個(gè) 4.電容10F一個(gè)、150pF一個(gè) 5.電源供應(yīng)器5V和12V 6.LED三個(gè) 7.開關(guān)一個(gè) 8.8255平行埠擴(kuò)充卡一張 9.第二、三腳位跳線的RS232傳輸線 使用軟體： BCB 5.0 WinDriver,26,感測整合實(shí)驗(yàn)(ADC實(shí)驗(yàn)),27,28,程式畫面與操作方法,感測整合實(shí)驗(yàn)(ADC實(shí)驗(yàn)),先將監(jiān)控端的程式開啟 並選擇所使用的串列埠 按下開啟串列埠，開始執(zhí)行程式,29,程式畫面與操作方法,感測整合實(shí)驗(yàn)(ADC實(shí)驗(yàn)),開啟控制端的程式 按下通訊埠開啟，使監(jiān)控端可以獲得動(dòng)資訊，也可同時(shí)控制硬體設(shè)備,30,程式畫面與操作方法,感測整合實(shí)驗(yàn)(ADC實(shí)驗(yàn)),(a)按下感測器致能，溫度感測器AD590經(jīng)過ADC0804轉(zhuǎn)換成的數(shù)位資料開始傳入電腦，並顯示目前溫度。按下中斷，則停止接收訊號(hào)，顯示動(dòng)作亦停止