一种高性能的A／D转换器及其在煤矿监控系统中的应用

合集下载

(完整版)可燃气体检测报警器的设计_毕业设计

摘要随着电子科学技术的发展，电子技术成为安全方面的有力手段，许许多多安全方面的电子产品，是人们的生活的得力助手。

本设计利用单片机技术结合单片机内部自带的A/D转换器构建了一个可燃气体检测报警器。

当环境中可燃气体泄露时，气体报警器检测到可燃气体浓度达到报警器设置的临界点时，可燃气体报警器就会发出声光报警信号，以提醒工作人员采取安全措施。

本文首先简要介绍了课题的研究背景和目前的国内外的发展状况，然后介绍设计可燃气体检测报警器的设计内容及功能需求，最后详细介绍了可燃气体检测报警器的设计流程，以及硬件系统和软件系统的设计，并给出了硬件电路的设计细节，包括各部分电路的走向、芯片的选择等。

本次设计采用MQ-4气体传感器作为可燃气体的信号采集工具，采集到的模拟电压量经过STC90C54AD单片机内部自带的A/D转换器为数字信号。

单片机采集到的数字信号后经过单片机内部进行简单的数据处理，如果可燃气体浓度达到报警器设置的临界点时单片机将蜂鸣器发出报警信号。

在无可燃气体的情况下，发生未知的危险，报警器可以人为的控制按键发出报警信号提醒人们。

关键词：MQ-4传感器；STC90C54AD单片机；数码管显示；报警AbstractWith the development of science and technology, electronic technology has become a powerful means of security, many aspects of electronic security products, is people's lives assistant. This design uses the internal microcontroller chip technology combined with In- ternal A/D converter built a combustible gas detection alarm. When the environment com- bustible gas leak, the gas alarm detects combustible gas concentration reaches the alarm threshold set point, combustible gas alarm will be audible and visual alarm signals to alert staff to take safety measures. This article briefly introduces the research background and the current state of development at home and abroad, and then describes the design of combust-ible gas detection alarm design content and functional requirements, the final details of the combustible gas detection alarm design process, as well as hardware systems and software system design, and gives the hardware design details, including the trend of each part of the circuit, the chip selection and so on.The design uses MQ-4 gas sensor signal acquisition as a tool for combustible gases, the amount collected from the analog voltage comes through STC90C54AD internal microcont-roller A/D converter into a digital signal. Chip digital signal collectedthrough internal micr- ocontroller simple data processing, if the flammablegas concentration reaches a critical point alarm settings when themicrocontroller will buzzer alarm. In the case of non-combustible ga-ses, the occurrence of unknown dangers, the alarm can artificially controlbuttons alarm signal to remind people.Keywords:MQ - 4 sensors; STC90C54AD single chip microcomputer;Digital tube display; Alarm目录1绪论............................................................................................................................1.1本课题研究背景及意义 ...................................................................................1.2国内外发展概况及研究方向 ...........................................................................1.3本课题设计内容 ...............................................................................................2 系统设计原理及功能要求 .........................................................................................2.1选择器件 ...........................................................................................................2.2系统原理及基本框图 .......................................................................................2.3系统实现的功能 ...............................................................................................3 主要元器件选择 .........................................................................................................3.1STC90C54AD单片机......................................................................................3.1.1 STC90C54AD单片机概述 ..................................................................3.1.2 STC90C54AD单片机内部A/D模块 .................................................3.2瓦斯检测设备工作原理分析 (1)3.2.1 MQ-4传感器简介 (1)3.2.2 敏感元件工作原理 (1)4 硬件系统电路设计 (1)4.1可燃气体信号采集及A/D转换模块 (1)4.2数码管显示模块 (1)4.3声光报警模块 (1)4.4按键设置模块 (1)5 软件系统设计 (1)5.1系统主程序 (1)5.2浓度测量子程序 (1)5.3按键设置子程序 (1)5.4模拟报警子程序 (1)5.5浓度显示子程序 (2)6 系统仿真 (2)6.1P ROTUES仿真软件介绍 (2)6.2仿真效果图 (2)7 软件调试 (2)7.1K EIL编程软件介绍 (2)7.2程序下载及调试 (2)8 硬件调试 (2)8.1电源的检测与调试 (2)8.2MQ-4传感器及CPU的调试 (2)8.3显示电路及报警电路调试 (2)8.4运行效果 (3)结论 (3)致谢 (3)参考文献 (3)附录A 英文原文 (3)附录B 汉语翻译 (4)附录C 源程序 (5)附录D 原理图 (7)1绪论1.1 本课题研究背景及意义我国是煤炭生产大国，随着煤矿机械化程度的提高，矿井生产能力和生产效率普遍加大，煤炭年产量居世界首位，产煤量占世界总产煤量的20%。

TLC5510技术文档

８位高速A/D转换器TLC5510中文资料TLC5510是美国德州仪器(TI)公司生产的８位半闪速结构模数转换器，它采用CMOS工艺制造，可提供最小２０Msps的采样率。

可广泛用于数字ＴＶ。

医学图像。

视频会议。

高速数据转换以及ＱＡＭ解调器等方面。

文中介绍了TLC5510的性能指标。

引脚功能。

内部结构和操作时序，给出了TLC5510的应用线路设计和参考电压的配置方法。

１概述ＴＬＣ５５１０是美国ＴＩ公司生产的新型模数转换器件(ＡＤＣ),它是一种采用ＣＭＯＳ工艺制造的８位高阻抗并行Ａ／Ｄ芯片，能提供的最小采样率为２０ＭＳＰＳ。

由于ＴＬＣ５５１０采用了半闪速结构及ＣＭＯＳ工艺，因而大大减少了器件中比较器的数量，而且在高速转换的同时能够保持较低的功耗。

在推荐工作条件下，ＴＬＣ５５１０的功耗仅为１３０ｍＷ。

由于ＴＬＣ５５１０不仅具有高速的Ａ／Ｄ转换功能，而且还带有内部采样保持电路，从而大大简化了外围电路的设计；同时，由于其内部带有了标准分压电阻，因而可以从＋５Ｖ的电源获得２Ｖ满刻度的基准电压。

ＴＬＣ５５１０可应用于数字ＴＶ。

医学图像。

视频会议。

高速数据转换以及ＱＡＭ解调器等方面。

２内部结构。

引脚说明及工作原理２．１ＴＬＣ５５１０的引脚说明ＴＬＣ５５１０为２４引脚。

ＰＳＯＰ表贴封装形式(ＮＳ)。

其引脚排列如图１所示。

各引脚功能如下：ＡＧＮＤ：模拟信号地；ＡＮＡＬＯＧＩＮ：模拟信号输入端；ＣＬＫ：时钟输入端；ＤＧＮＤ：数字信号地；Ｄ１～Ｄ８：数据输出端口。

Ｄ１为数据最低位，Ｄ８为最高位；ＯＥ：输出使能端。

当ＯＥ为低时，Ｄ１～Ｄ８数据有效，当ＯＥ为高时，Ｄ１～Ｄ８为高阻抗；ＶＤＤＡ：模拟电路工作电源；ＶＤＤＤ：数字电路工作电源；ＲＥＦＴＳ：内部参考电压引出端之一，当使用内部电压分压器产生额定的２Ｖ基准电压时，此端短路至ＲＥＦＴ端；ＲＥＦＴ：参考电压引出端之二；ＲＥＦＢ：参考电压引出端之三；ＲＥＦＢＳ：内部参考电压引出端之四，当使用内部电压基准器产生额定的２Ｖ基准电压时，此端短路至ＲＥＦＢ端。

TLC5510I

８位高速A/D转换器TLC5510中文资料TLC5510是美国德州仪器(TI)公司生产的８位半闪速结构模数转换器，它采用CMOS工艺制造，可提供最小２０Msps的采样率。

可广泛用于数字ＴＶ。

医学图像。

视频会议。

高速数据转换以及ＱＡＭ解调器等方面。

文中介绍了TLC5510的性能指标。

引脚功能。

内部结构和操作时序，给出了TLC5510的应用线路设计和参考电压的配置方法。

关键词：高速ＡＤ转换；数据采集；TLC5510１概述ＴＬＣ５５１０是美国ＴＩ公司生产的新型模数转换器件(ＡＤＣ),它是一种采用ＣＭＯＳ工艺制造的８位高阻抗并行Ａ／Ｄ芯片，能提供的最小采样率为２０ＭＳＰＳ。

由于ＴＬＣ５５１０采用了半闪速结构及ＣＭＯＳ工艺，因而大大减少了器件中比较器的数量，而且在高速转换的同时能够保持较低的功耗。

在推荐工作条件下，ＴＬＣ５５１０的功耗仅为１３０ｍＷ。

ＴＬＣ５５１０可应用于数字ＴＶ。

医学图像。

视频会议。

高速数据转换以及ＱＡＭ解调器等方面。

２内部结构。

引脚说明及工作原理２．１ＴＬＣ５５１０的引脚说明ＴＬＣ５５１０为２４引脚。

ＰＳＯＰ表贴封装形式(ＮＳ)。

其引脚排列如图１所示。

Ｄ１为数据最低位，Ｄ８为最高位；ＯＥ：输出使能端。

(北航)933-控制工程综合考试大纲

933控制工程综合考试大纲(2014版)一、考试组成自动控制原理占90分; 数字电子技术占60分,总分150分。

二、自动控制原理部分考试大纲1.自动控制的一般概念主要内容:自动控制的任务;基本控制方式:开环、闭环(反馈)控制;自动控制的性能要求:稳、快、准。

基本要求:反馈控制原理与动态过程的概念;由给定物理系统建原理方块图。

2.数学模型主要内容:传递函数及动态结构图;典型环节的传递函数;结构图的等效变换、梅逊公式。

基本要求:典型环节的传递函数;闭环系统动态结构图的绘制;结构图的等效变换。

3.时域分析法主要内容:典型响应及性能指标、一、二阶系统的分析与计算。

系统稳定性的分析与计算:劳斯、古尔维茨判据。

稳态误差的计算及一般规律。

基本要求:典型响应(以一、二系统的阶跃响应为主)及性能指标计算;系统参数对响应的影响;劳斯、古尔维茨判据的应用;系统稳态误差、终值定理的使用条件。

4.根轨迹法主要内容:根轨迹的概念与根轨迹方程;根轨迹的绘制法则;广义根轨迹;零、极点分布与阶跃响应性能的关系;主导极点与偶极子。

1基本要求:根轨迹法则(法则证明只需一般了解)及根轨迹的绘制;主导极点、偶极子等的概念;利用根轨迹估算阶跃响应的性能指标。

5.频率响应法主要内容:线性系统的频率响应;典型环节的频率响应及开环频率响应;Nyquist 稳定判据和对数频率稳定判据;稳定裕度及计算;闭环幅频与阶跃响应的关系,峰值及频宽的概念;开环频率响应与阶跃响应的关系,三频段(低频段,中频段和高频段)的分析方法。

基本要求:典型环节和开环系统频率响应曲线(Nyquist曲线和对数幅频、相频曲线)的绘制;系统稳定性判据(Nyquist判据和对数判据);等M、等N圆图,尼柯尔斯图仅作一般了解;相稳定裕度和模稳定裕度的计算;明确最小相位和非最小相位系统的差别,明确截止频率和带宽的概念。

6.线性系统的校正方法主要内容:系统设计问题概述;串联校正特性及作用:超前、滞后及PID;校正设计的频率法及根轨迹法;反馈校正的作用及计算要点;复合校正原理及其实现。

第10章AD及D

9提供逐次比较所需时钟脉冲。要求频率范围在10kHz～1.2MHz。 Vcc：+5V电源输入线，GND：地线。 VREF(+)、VREF(-)：参考电压输入线，用于给电阻阶梯网络供给正负基准电压。
2.ADC 0809接口与应用
图10-2 是ADC0809与8031单片机的一种常用接口电路图。8路模拟量的变化范围在0～5V间，ADC0809的 EOC转换结束信号接803l的外部中断1上，803l通过地址线P2.0和读、写信号来控制转换器的模拟量输入通道地址锁存、启动和输出允许。模拟输入通道地址A、B、C由P0.0～P0.2经锁存器提供。ADC0809时钟输入由单片机ALE经2分频电路获得，若单片机时钟频率符合要求，也可不加2分频电路。
MOVX ＠DPTR，A ；启动A／D LP： JB P3.3，LP ；等待A／D转换结束
MOV DPTR，#0FF0lH ；A／D高8位数据口地址A0=0，R／＝l MOVX A，＠DPTR ；读高8位数据 MOV ＠Rl，A ；存入片内RAM
INC R1 MOV DPTR，#0FF03H ；低4位数据口地址A0=1，R/ =1 MOVX A，＠DPTR ；读低4位数据 MOV ＠R1，A ；存入片内RAM
ADC0809是28引脚DIP封装的芯片，各引脚功能如下： IN0～IN7（8条）：8路模拟量输入，用于输入被转换的模拟电压。 D7～D0为数字量输出。 A、B、C：模拟输入通道地址选择线，其8位编码分别对应IN0～IN7，用于选择IN7～IN0上哪一路模拟电压送给比较器进行A/D转换。
ALE：地址锁存允许，高电平有效。由低至高电平的正跳变将通道地址锁存至地址锁存器，经译码后控制八路模拟开关工作。
②查询方式 A/D转换芯片有表明转换完成的状态信号，例如ADC0809的EOC端。因此，可以用查询方式，软件测试EOC的

K8 AD的分类,指标,特性,选择及原理

A/D的分类，指标，特性，选择及原理刘卓龙2012079110013摘要：A/D转换，即模数转换，就是把模拟信号转换为数字信号以方便单片机、计算机等控制端处理。

在自然中，人们需要测量的数据如温湿度、亮度、电磁场等大多为模拟信号，而数字信号有利于数字电路的使用，使用各类传感器将外界变量转换为电压值，再通过A/D转换为仅由0和1组成的数字信号供控制端读取，故A/D转换在电子领域有着至关重要的作用。

本文中主要介绍了当今使用较多的几种A/D转换器的分类、特性及原理，并介绍了A/D中的主要指标及选择原则。

为电子工程师设计A/D电路提供了一个可以参考的标准。

关键字：A/D转换，模拟信号，数字信号，控制端，主要指标一、A/D 的分类： A/D 转换器作为模拟和数字电路的接口，在电子产业中的地位至关重要。

随着数字技术的飞速发展，人们对与A/D 转换器的要求也越来越高，新型的模拟数字转换技术不断涌现，出现了多种不同的实现A/D 转换的方式，主要有积分型、逐次比较型、并行/串并行比较型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型、压频变换型等。

1.1 积分型积分型AD 的工作原理是将输入电压转换成时间 (脉冲宽度信号) 或频率 (脉冲频率)，然后由定时器或计数器获得数字值。

积分型AD 的优点是用简单电路就能获得高分辨率，但是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。

积分型AD 已经逐渐被淘汰。

1.2 逐次比较型逐次比较型AD 由一个比较器和DA 转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB 开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA 转换器输出进行比较，经n 次比较而输出数字值。

其电路规模属于中等。

其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率（<12位）时价格便宜，但高精度（>12位）时价格很高。

1.3 并行比较型/串并行比较型并行比较型AD 采用多个比较器，仅作一次比较就可以实行转换，又称FLash (快速) 型。

由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频AD 转换器等速度特别高的领域。

高速ADC及其在宽带数字接收机中的应用

对本文后面给出的具体应用实例, 在设计过程中, 首先选择 2 至 4 倍 f u 的采样频率开始, 根据系统的
·30·
遥测遥控
2005 年 3 月
要求选择抗混叠滤波器和高速ADC。本系统也基于这一原则设计, 针对系统带宽 250M H z, 即有用信号 f u 可能在DC 至 250M H z 范围内, 选择采样率约 3 倍于有用信号频率, 即 f s 为 800M H z。 2. 2 孔径抖动
0. 5f s
fs
(a)
0. 5f s
fs
(b)
图2 基带抗混叠滤波器过渡带对系统动态特性的影响
抗混叠滤波器过渡带的陡度要求和采样率之间进行权衡。选择较高的采样率, 可降低过渡带的陡度要求
(从而降低了滤波器的复杂程度) , 但这要以高速ADC 和高数数据处理为代价。图 2 (b) 示出了在相同的截止频率的动态范围的条件下, 增加采样率后的效果。
2. 3 ADC 的失真和噪声实际的采样ADC 包括内部
集成的采样保持器, 不论其结构如何不同, 均具有如图 4 中所示信道部分的噪声和失真源。信道部分抗混
叠滤波器的不理想, 驱动放大器的噪声和失真以及直流耦合时的
温漂、交流耦合造成的阻抗变化
等都会使送入 ADC 的采样信号 ADc 质量变差; 宽频带模拟前端放大器产生的宽频带噪声、非线性失
0. 5f s
fs
1. 5f s
2f s
频率
的信号或镜像。当 f u 超过 zone1 区时, 其镜像 f s- f u 仍落在 zone1 区, 从图 1
图1 对模拟信号f u以f s采样率采样出现的镜像
看出, 如果无用的信号出现在 zone1 区, 势必产生混叠频率。这与模拟信号的混叠过程类似, 为了去除奈奎

基于单片机的双积分A_D转换器设计

。Leabharlann 所需测量的各路模拟量输入信号和零点参考电压接到多路模拟信号选择电路的输入端, 通过微处理器 CPU 中的程序控制, 轮流选择接入零点参考电压、基准电压和各路输入信号, 通过积分电路分别和固定电压进行双向积分。积分电路的输出信号作为比较器的输入信号与零电压比较, 当比较器输入信
张
宏
基于单片机的双积分 A /D 转换器设计
Uo 2 = Uom -
( 3) 式与 ( 2 )式联立 , 得 T2 T1 UR = Uom = Ui RC RC T 2 U R = T 1U i UR Ui = T2 T1 ( 4)
得即
图 5 A /D 转换过程工作原理示意图
转换步骤如下 : 1) A ∃ B ∃ C 过程 : 先对零点参考电压 Uo 进行固定时间 TF 的积分, 然后对固定电压进行反向积分, 计数器开始计数, 当积分输出电压过零点时, 计数器停止计数 , 获得计数值 N o 。 2) E ∃ F∃ G 过程: 同上方法, 对基准电压 UR 和固定电压 UF 进行双向积分 , 获得计数值 N R 1。 3) I∃ J∃ K 过程 : 同上方法, 对待转换输入电压
第 8卷第 1期 2008 年 3 月
兰州石化职业技术学院学报 Journal o f L anzhou P etrochem ica lC ollege o f T echno logy
Vo. l 8 No . 1 M ar . , 2008
文章编号 : 1671- 4067( 2008) 01- 0037- 03
因为 UR 、 T 1 均为固定值, 则被测电压 U i 正比于时间间隔 T 2。若 T 2 期间计数的脉冲个数为 N 2, 则 T 2 = N 2T 0 UR UR UR Ui = T2 = ! N 2T 0 = T1 N 1T 0 N 1N 2 U i = N 2 ( mV )

煤质快速检测技术及其在选煤厂中的实践应用研究

煤质快速检测技术及其在选煤厂中的实践应用研究发布时间：2021-11-09T07:03:45.581Z 来源：《科学与技术》2021年6月17期作者：李小丽[导读] 矿井中收集的煤炭资源需要由选煤厂进一步加工，然后才能交付给客户使用。

李小丽国电建投内蒙古能源有限公司内蒙古自治区鄂尔多斯市 017209摘要：矿井中收集的煤炭资源需要由选煤厂进一步加工，然后才能交付给客户使用。

不同的煤炭资源来源和不同的处理工艺会导致不同的煤质。

选煤厂需要检查生产的煤以确定其质量等级。

根据煤质检测结果，选煤厂可以调整选煤工艺，从而提高选煤厂的生产质量。

此外，可以将不同等级的煤炭送到相应的客户手中，从而最大限度地提高煤炭资源的利用率。

近年来，随着选煤厂生产效率的提高和市场对煤炭资源的需求，对煤质检验的质量和效率要求也有了很大提高。

为了满足市场需求，许多选煤厂开始应用煤质快速检测技术。

关键词：煤质快速检测；选煤厂；灰分；煤质检测精度不仅会影响煤炭资源的利用效率，还会对选煤厂的经济效益产生重要影响。

分析了选煤厂的基本情况及其对煤质检验的基本需求。

重点研究了基于交流阻抗谱技术的煤质快速检测系统。

检测系统可以对煤炭中的水分和灰分等技术参数进行快速检测，每个样品检测时间在10ｓ～20ｓ范围内。

将快速检测结果与线下化验结果进行对比，发现两者之间吻合相对较好，验证了快速检测系统的精度。

煤质快速检测系统在选煤厂中的实践应用，取得了很好的应用效果，为选煤厂创造了良好的经济效益。

一、存在的问题及原因分析1.基于成煤环境和条件不同，形成了煤炭赋存状况上的差异。

屯兰矿井田内，不同采区，不同煤层，其煤质的变化和区别也非常明显。

加之井下各采区工作循环进度不同步，每个工作面在一个班的不同时间内，出煤量也有很大波动，故而致使井口出煤不论在数量上还是质量上，都是不均匀的，因此毛煤热值的波动较大，甚至于每个班的点样在±600cal/g范围内波动。

杭州南瑞RGS9000D说明书

CPU插件原理简图如下：
图3－1CPU模件原理示意图
CPU插件主要由以下几部分构成：
1)CPU系统
CPU系统由高性能的微处理器CPU（32位）、大容量的ROM（512K字节）、RAM（1M字节）、Flash Memory（1M字节）等构成，使该CPU模件具有极强的数据处理及记录能力，可以实现各种复杂的故障处理方案和记录大量的故障数据。Flash Memory中记录的录波报告、事件及保护定值等运行配置信息在装置掉电后均不会丢失。
四、工Байду номын сангаас原理说明
4.1
装置采用整面板形式、全密闭、防潮、防尘、抗振动的设计，确保装置安装于条件恶劣的现场时仍具备高可靠性。机箱外形尺寸及开孔尺寸参见附图。
4.2
交流插件包括电压输入和保护电流输入、测量电流输入，不同型号的装置配置电压和电流输入元件的数目可能不同。交流输入最大容量为12路。
4.3 CPU
2.13防潮、防尘、抗振动的机箱设计
2.14装置采用背插式结构，强弱电分离，所有强电回路可以直接接入装置。
2.15装置采用全封闭结构，采用低功耗SMT工艺，不仅适用于电力系统，还可以适应化工、煤矿等特殊行业。
2.16跳合闸电流0.5～5A自适应，对开关柜没有特殊要求。
2.17对于交流操作电源的场合，装置通过内部24V电源进行开关位置监视，并配有完善的操作回路，彻底解决交流操作问题。
3.3.3冲击电压
在正常试验大气条件下，装置的电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地，以及回路之间，能承受1.2/50s的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5kV。
3.3.4耐湿热性能
装置能承受GB7261第21章规定的湿热试验。最高试验温度+40℃、最大湿度95％，试验时间为48小时，每一周期历时24小时的交变湿热试验，在试验结束前2小时内根据2.3.1的要求，测量各导电电路对外露非带电金属部分及外壳之间、电气上不联系的各回路之间的绝缘电阻不小于1.5MΩ，介质耐压强度不低于2.3.2规定的介质强度试验电压幅值的75％。

AD转换器

A/D转换器的量化误差转换器的量化误差
二、A／D转换器的技术指标
1. 分辨率与量化误差
分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的转换器分辨输入模拟量最小变化程度的分辨率是衡量技术指标。转换器的分辨率取决于A/D转换器的位数，所转换器的位数，技术指标。A/D转换器的分辨率取决于转换器的分辨率取决于转换器的位数以习惯上以输出二进制数或BCD 码数的位数来表示。码数的位数来表示。以习惯上以输出二进制数或
A／D转换器概述／转换器概述
一、A／D转换器的定义／转换器的定义 A／D转换器是将模拟量转换为数字量的器件，这／转换器是将模拟量转换为数字量的器件，转换器是将模拟量转换为数字量的器件个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量，个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量，但在一般情况下，模拟量是指电压而言的。一般情况下，模拟量是指电压而言的。二、A／D转换器的技术指标／转换器的技术指标 1. 分辨率与量化误差 2. 转换精度 3. 转换速率 4. 满刻度范围
二、A／D转换器的技术指标
3、转换速率、
转换速率是指A／转换器在每秒钟内所能完成的转换次数转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。转换速率是指／D转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。转换速率也可表述为转换时间，即A／D转换从启动到结束转换速率也可表述为转换时间，／转换从启动到结束所需的时间，转换速率与转换时间互为倒数。所需的时间，转换速率与转换时间互为倒数。例如，转换器的转换速率为5MHz，则பைடு நூலகம்转换时间例如，某A／D转换器的转换速率为／转换器的转换速率为，是200ns。。
三、A／D转换器的分类
逐次比较式A／转换器转换时间一般在µs级转换器： ① 逐次比较式／D转换器：转换时间一般在级，转换精度一般在0.1％上下，适用于一般场合。度一般在％上下，适用于一般场合。积分式A／转换器其核心部件是积分器，转换器： ② 积分式／D转换器：其核心部件是积分器，因此转换时间一般在ms级或更长但抗干扰性能强，转换精度可达0.01％级或更长，间一般在级或更长，但抗干扰性能强，转换精度可达％或更高。适于数字电压表类仪器采用。或更高。适于数字电压表类仪器采用。并行比较式又称闪烁式：采用并行比较， ③ 并行比较式又称闪烁式：采用并行比较，其转换时间可达ns级，但抗干扰性能较差，由于工艺限制，其分辨率一般不高级但抗干扰性能较差，由于工艺限制，于8位。可用于数字示波器等要求转换速度较快的仪器中。位可用于数字示波器等要求转换速度较快的仪器中。改进型是在上述某种形式A／转换器的基础上转换器的基础上， ④ 改进型是在上述某种形式／D转换器的基础上，为满足某项高性能指标而改进或复合而成的。某项高性能指标而改进或复合而成的。例如余数比较式即是在逐次比较式的基础上加以改进，次比较式的基础上加以改进，使其在保持原有较高转换速率的前提下精度可达0.01％以上。提下精度可达％以上。

煤质快速检测技术及其在选煤厂中的实践应用研究

煤质快速检测技术及其在选煤厂中的实践应用研究发布时间：2021-06-28T14:44:55.233Z 来源：《工程管理前沿》2021年6期作者：朱晓瑜[导读] 在矿井中采集得到煤矿资源需要通过选煤厂进行进一步处理才能交付给朱晓瑜鄂尔多斯市神东检测有限责任公司内蒙古鄂尔多斯 017029摘要：在矿井中采集得到煤矿资源需要通过选煤厂进行进一步处理才能交付给客户进行使用。

煤矿资源的来源不同、处理工艺不同，得到的煤炭质量也会存在一定程度的差异，选煤厂需要对生产得到的煤炭进行检验以确定其质量等级。

基于煤质检测结果，选煤厂可以对选煤工艺进行调整，从而提升选煤厂的生产质量。

另外，还可以将不同等级的煤炭发送给对应的客户，在最大限度上提升煤炭资源的利用率。

近年来，随着选煤厂生产效率以及市场对煤炭资源要求的不断提升，对煤质检验的质量和效率要求也有了很大程度的提升。

为应对市场需求，很多选煤厂都开始应用煤质快速检测技术。

关键词：煤质快速检测；选煤厂；实践应用1基于交流阻抗谱技术的煤质快速检测系统设计1.1煤质快速检测系统整体框架如图１所示，为煤质快速检测系统整体结构框图。

从图１中可以看出，检测系统利用水分传感器对煤炭中包含的水分进行检测，利用插式传感器对煤炭中的灰分进行检测。

其中，水分传感器检测得到的是数字量信号，可以直接传输到微处理器中进行分析。

插式传感器检测得到的信号为模拟量信号，需要通过A/D转换器将其转换成数字量信号后再传输到微处理中进行分析。

微处理器可以通过键盘输入相关的信息，可以通过LCD显示屏对相关处理结果进行显示，可以通过RS232通道与上位机PC进行连接。

图１煤质快速检测系统整体结构框图在已知煤炭水分含量的基础上，不同灰分含量的煤炭产品，对于不同激励源的响应存在一定差异，这种差异可以通过插式传感器进行检测。

考虑到激励源经过煤炭产品后信号会出现明显的衰减，专门设置了调理电路对衰减后的信号进行调整和扩大，以保障信号的稳定性。

A-D转换器

VREF RC
(t2
t1 )
VREF RC
T2
2n TC RC
VI
vB
（3）反向积分阶段
vG3
T2
2nTC VREF
VI
T2=λTC
T2 TC
2n VREF
VI
dn1dn2 d1d0
显然，计数器中的数字λ（dn-1dn-2…d1d0）与输入模拟信号VI成正比。
例1 设10位双积分型ADC的基准电压VREF＝8V，时钟频率fCP=1MHz，请问输入电压VI＝2V时，A/D转换器输出的数字量D(10)是
vB
（3）反向积分阶段
vG3
随着反向积分的进行，vO逐渐上升，当t＝T1+T2时，vO上升到vO=0V，从而使vB=0，门G3被关闭，计数器停止计数，反向积分结束，完成一个转换周期。
vB
（3）反向积分阶段
vG3
vO
(t2
)
VP
1 RC
t2 t1
(VREF )dt
0
VP
Байду номын сангаас
1 RC
t2 t1
VREFdt
（2）正向积分阶段。启动脉冲到来时转换开始，vC=1，开关S0断开，S1接输入信号VI，积分器开始对VI积分
vB
vG3
vO
1 RC
t
0 VI dt
VI RC
t
当积分到t=T1=2nTCP（TCP为时钟周期）时，n位计数器计满2n个时钟脉冲，状态变为11…111，正向积分结束。
vB
vG3
采样定理：fS≥ 2fi（max）
2. 量化和编码
1)量化：将采样电压表示成某个最小数量单位（△）的整数倍。

Σ-Δ AD转换器的交流采样新技术及其在电能质量监测中的应用

光隔通讯接口键盘显示
0
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
RC抗混叠滤波
图1 同步数据采集系统结构框图
1
减后的增量再经采样保持器保持后输入AD转换器，低分辨率AD转换器以Lfs（Lfs=DMCLK/8）的高过采样率对保持后的增量进行高速采样，16位累加器对低分辨率采样值累加求和后得到高分辨率Vo，再由D/A转换器转换成16位模拟量Vf反馈到减法器，从而形成闭环负反馈的Σ－ΔA/D调制器。通过负反馈环路的不断调整使Vo(N)＝Vo(N-1)＋[Vin－Vf(N-1)]，即Vo(N)＝Vin。由于AD转换器在量化过程中存在量化误差，但通过闭环负馈环路的误差补足性能和高速重复取样方法，把量化噪声延续到LfS/2的整个频带范围内，并将它推到正常采样率以外的高频段上。抗混叠数字滤波器对2K个高速采样值Vo进行数字均值滑动滤波(抽取系数K=高过采样率/采样率)，滤除二分之一采样频率以上的高频噪音和输入信号的高次谐波，滤波特性如图4所示。经滤波后的采样值按K： 1抽取作为输出，降低了AD转换通道的采样率，从而降低了同步串行口的速度要求。AD转换通道的采样频率fs = Lfs/K。由Σ－ΔA/D转换器原理可知：时钟频率与高速采样率、采样率和抽取系数K均存在整倍数关系，因此, 提供了控制Σ-ΔADC实现同步采集、跟踪滤波的条件。 2.1.1 同步采集的实现方法根据采样速率是被测信号频率的整倍数，采样点包含整个周期，切满足采样定理时，用DFT频谱分析， f i 相位 fo ui 低通过零低通压控频域不会发生泄漏，可完全消除误差的理论，用硬件滤波器比较器比较器滤波器振荡器锁相环电路产生整倍于被测信号频率的方波，来控制 fo N N分频器 Σ－ΔAD转换器实现同步整周期采样。锁相电路原理图3 锁相环电路原理如图3所示。其工作原理如下：为使锁相环准确锁定在测量信号的基波频率上，输入电压信号经3阶巴特沃斯有源低通滤波器滤除60HZ 以上高次谐波，经过零比较器输出对称方波，作为高速锁相环的输入信号fi。fi同时也用作DSP测量信号频率的信号源。被测信号频率fi与反馈信号fo/N 进行相位比较，其相位差信号经过低通滤波后，控制压频振荡器输出频率fo发生相应的变化，再经N分频后反馈到相位比较器，通过负反馈环路的快速调整，最终达到环路锁定。锁定时fo/N 与 fi的频率之差趋于零,即:fo = Nfi 。将锁相环产生的倍频信号fo 作为Σ－ΔAD转换器的主时钟信号，可以控制Σ－ΔA/D转换器实现同步数据采集。被测50Hz信号每周期采样1024次，则采样率fs为51.2 KHz，压控振荡器中心频率为：fo＝fs×256＝ 13.1072 （ MHz）。压控振荡器上、下限频率设计为16 MHz和10 MHz，当被测信号在60～40 Hz范围变化时，可以实现同步数据采集。同步采样率通过编程可选择：每周期采样1024、512、256和128次。锁相环分频 20 器的分频系数 N= fo/fi=2 。锁相环参数计算见参考文献。锁相环电路设计时应注意：锁相环CD4046和计数器CD4040其工作频率较低，不能满足设计要求，所以选择高速锁相环芯片 74HC4046A和74HC4040，74HC4046A压频振荡器最高输出频率可达24MHZ。 2.1.2 跟踪滤波的实现方法由于Σ－ΔA/D转换器实现同步采集，采样频率始终是被测信号频率的整倍数。由Σ－ΔA/D转换器的原理可知：抗混叠数字滤波器对2K个高速采样值Vo进行数字均值滑动滤波(抽取系数K=高过采样率/采样率)，滤除被测信号中二分之一采样频率以上的的高次谐波。因此，抗混叠数字滤波器的截止频率始终跟踪信号频率变化，使它具有良好的抗混叠跟踪滤波功能。 2.2 模拟输入前端的电路设计由于AD73360的每个通道的数字均值滤波器始 Lfs 终滤除二分之一采样频率以上的高次谐波。由于采 fs Vin 程控 4位A/D Vo 数字样同步采样，使它具有良好的抗混叠跟踪滤波性能。＋积分器抽取器滤波器放大器＋转换器－仅用一个简单的RC低通滤波器就能满足对模拟前 Vf 端抗混滤波器的要求，从而省去由开关电容滤波器 4位D/A转换器和复杂外围控制电路组成的抗混叠跟踪滤波电路，图2 Σ－ΔAD 转换器的结构框图简化了电路结构、节省了成本。。为了提高系统的抗干扰能力,模拟输入通道采用差动输入方式，具体电路如图 3 所示。输入信号通过 C1 和 C2 耦合到 ADC 的模拟输入端。R1 和 C3、R2 和 C2 构成一阶低通抗混叠滤波器。图中 REFOT 是片内的基准电压输出。通过 R3 和 R4 为输入端引入共模偏置电压。 2.3 频率测量电路电压信号经滤波整形后的输入锁相环的方波信号fi，同时输入到DSP的CPI1捕获输入端，利用DSP的捕获功能，检测两个相邻脉冲上升沿的时间间隔，计算出信号的频率。 2.4 TMS320LF2406 与 AD73360 的接口电路设计

a d转换实验报告

a d转换实验报告A/D转换实验报告概述：本实验旨在通过对A/D转换器的实验研究，深入了解其工作原理、应用场景和性能特点。

通过实际操作，我们能够更好地理解A/D转换器在数字信号处理中的重要性和作用。

实验原理：A/D转换器是将模拟信号转换为数字信号的设备。

它通过采样和量化的方式，将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。

A/D转换器的精度主要由采样率和量化位数决定。

采样率越高，转换的数字信号越接近原始模拟信号；量化位数越多，转换的数字信号的精度越高。

实验步骤：1. 连接实验设备：将A/D转换器与模拟信号源、数字显示器等设备连接好，并确认连接无误。

2. 设置采样率：根据实验需求，设置合适的采样率。

一般情况下，采样率越高，转换的数字信号越接近原始模拟信号。

3. 设置量化位数：根据实验需求，设置合适的量化位数。

量化位数越多，转换的数字信号的精度越高。

4. 开始转换：启动A/D转换器，开始对模拟信号进行转换。

5. 观察结果：通过数字显示器等设备观察转换后的数字信号，并记录相关数据。

实验结果：在本次实验中，我们选择了一个正弦波作为模拟信号源，采样率为10kHz，量化位数为8位。

经过A/D转换后，我们观察到数字显示器上显示的数字信号呈现出与原始模拟信号相似的波形。

通过进一步分析，我们发现转换后的数字信号的精度较低，这是由于量化位数较少所致。

如果我们提高量化位数，数字信号的精度将会得到显著提高。

讨论与分析：A/D转换器在现代电子设备中起着至关重要的作用。

它可以将模拟信号转换为数字信号，从而方便数字信号的处理和传输。

在实际应用中，A/D转换器广泛应用于数据采集、音频处理、图像处理等领域。

不同的应用场景需要不同的采样率和量化位数，以满足对数字信号精度和处理速度的要求。

总结：通过本次实验，我们深入了解了A/D转换器的工作原理和应用特点。

实际操作让我们更好地理解了A/D转换器在数字信号处理中的重要性和作用。

我们还发现了A/D转换器的精度与采样率、量化位数之间的关系，这对于实际应用中的参数选择具有重要的参考价值。

eta8121应用原理

eta8121应用原理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：ETA8121是一种用于电子设备的高集成度节能管理芯片，具有多种功能，包括电源管理、监控和保护等。

在今天的电子产品设计中，ETA8121已经成为一种常见的选择，因为它具有出色的性能和可靠性。

本文将介绍ETA8121的应用原理，探讨其在电子设备中的作用和优势。

ETA8121采用了先进的集成电路技术，具有高度集成、高效节能和稳定性好的特点。

它可以监测电池电量、电压和温度等参数，从而实现对电池的智能管理。

在电子设备中，ETA8121可以根据电池的实时状态，调整电流和电压输出，以最大限度地延长电池的使用寿命和提高设备的性能表现。

ETA8121还具有多重保护功能，包括过电流保护、过温保护、短路保护等。

一旦检测到设备出现异常情况，ETA8121会及时切断电源，以保护电子设备和用户的安全。

这种智能保护功能可以有效避免电子设备因电路故障而造成的损坏，提高设备的稳定性和可靠性。

ETA8121还支持多种工作模式的切换，如待机模式、休眠模式和高性能模式等。

在设备需要长时间待机或者处于低功耗状态时，ETA8121可以自动切换至低功耗模式，降低功耗，延长电池续航时间；而在需要高性能表现时，ETA8121则可以自动切换至高性能模式，提供更大的输出功率。

ETA8121还具有自动调节功能，可以根据外部环境的温度和湿度变化，自动调节电路参数，以保持设备的稳定性和性能。

ETA8121还支持多种通信接口，如I2C、SPI等，方便与其他芯片或外围设备进行通信和数据交换。

第二篇示例：ETA8121是一种常用的集成电路，具有多种应用领域。

在本文中，我们将深入探讨ETA8121的应用原理以及其在电子设备中的使用。

ETA8121是一种高性能的升降压型DC-DC转换器芯片，可广泛应用于便携式电子设备、通讯设备、汽车电子等领域。

ETA8121具有高转换效率、低静态功耗、超低电压下工作、电源管理、稳压、电池充电等功能。

12位高速_低功耗A_D转换器ADS7822及其应用

GND
电源地。
5
CS/ S HDN
片选端。低电平时片选有效 ;高电平时芯片工作在掉电模式。
串行数据输出端。串行输出数据由 12 位组成。
6
Do ut
转换时 ,数据在 DCLOC K 的下降沿有效 ,在CS下降沿后的第二个时钟脉冲允许串行数据输出 ,经
一个无效位后输出的是 12 位有效数据。
数字 /模拟电路
王学权等 :一种带增益提高技术的高增益 CMOS 运算放大器的设计
表 1中给出了运放的重要参数性能。
表 1 运放参数性能
参数直流增益单位增益频率相位裕度负载电容电源电压
功耗
性能 106 dB 167 M Hz
75° 2 pF 31 3 V 51 6 mW
图 5 放大器的频率响应曲线
GON G Xianwu ,WAN G Guiping ,Li Dengfeng
(School of Information Engineering ,Chang′an University ,Xi′an ,710064 ,China)
Abstract :ADS7822 is a high perfo rmance converter int roduced by BB Company ,which has many characteristics ,such as high speed ,low voltage ,low power and small size. So t hat it is applicable to t he operation system which needs low power ,as t he portable inst rument . In t his paper ,t he main f unction ,p rinciple and usage point of ADS7822 are p resented in detail. This pa2 per also int roduces it s application in displacement measurement ,t he circuit diagram and C51 source code of data acquisition are given in t he end. The application obtained t he good effect .