AD转换器选型需要考虑的因素

AD选型需要考虑的因素
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与应用的场合要求,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与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,它就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位就是合适的。

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,总的误差就是由测量误差与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01%~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。

根据采样定理与实际需要,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
采集直流与变化非常缓慢的模拟信号时可不用采样保持器。

对于其她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转换时需要的就是双极性的,有时就是单极性的。

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:量程变换与双极性偏置;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。

AD转换器的主要性能指标
量化误差与分辨率AD转换器的分辨率
习惯上以输出二进制的位数或BCD码位数表示。

量化误差与分辨率就是统一的。

量化误差就是由于有限数字对模拟数字进行离散取值(量化)而引起的误差。

因此,量化误差理论上为一个单位分辨率,即士l/2LSB。

提高分辨率可减少量化误差。

转换精度
AD转换精度反映了一个实际AD转换器在量化值上与理想AD转换器进行模／数转换的差值,可表示成绝对误差或相对误差,与一般测试仪表的定义相似。

转换时间与转换速率
转换时间被定义为AD转换器完成一次完整的测量所需要的时间,即从输入端加入信号到输出端出现相应数码的时间。

通常,转换速率就是转换时间的倒数。

反映AD转换器对电源电压变化的抑制能力,用改变电源电压使数据发生士ILSB变化时所对应的电源电压变化范围来表示。

AD芯片接模拟信号:
每个A/D器件都有模拟信号输入脚,有的就是差分输入,使用这样的A/D 时把模拟信号的正端接到A/D差分输入的正端,模拟信号的负端接到A/D差分输入的负端即可;有的A/D就是单端输入,使用这样的A/D时把模拟信号的正端接到A/D模拟信号输入端,模拟信号的负端接到A/、D 器件的模拟地即可。

还要注意模拟信号的幅度不要超出A/D的最大允许输入范围。

参考芯片:ADS8364,MAX197。