AD转换器及其应用
AD转换器ADC0809
;每个通道采样24次 每个通道采样24次 每个通道采样24 ; 1→START: 启动转换 ;将0809某通道地址DX压入堆栈 某通道地址DX压入堆栈 将0809某通道地址DX ;8255PB口地址 8255PB口地址 8255PB ;读入PB0 检测EOC 读入PB0 检测EOC 读入PB0:检测 ; AL∧01H: EOC=PB0=1? ∧ ; EOC=PB0=0,循环等待 循环等待 数字量在PA ;PB0=1,ADC0809数字量在PA 口 ,ADC0809数字量在 PA口 ; PA口→ AL ;数字量存入内存 数字量存入内存 ; 恢复某通道地址 ; CX-1→CX, CX≠0:循环采样24次 CXCX≠0:循环采样24 ≠0:循环采样24次 ;取下一通道地址 取下一通道地址 ;修改大循环计数值 修改大循环计数值 ; BL≠0:循环采样取下一通道 BL≠0:循环采样取下一通道
二、8位A/D转换器ADC0809的工作原理 A/D转换器ADC0809的工作原理 转换器ADC0809
1、 ADC0809的内部组成 ADC0809的内部组成
⑴8路模拟开关及地址 锁存与译码电路—— 锁存与译码电路 选择8 选择8个模拟输入通道 信号之一完成A/D转换； A/D转换 信号之一完成A/D转换； ⑵8位A/D转换器（逐次 A/D转换器（ 转换器 逼近型） 逼近型）——完成所选 完成所选 通道的模拟信号的A/D 通道的模拟信号的A/D 转换； 转换； 三态输出锁存缓冲— ⑶三态输出锁存缓冲 锁存A/D A/D转换后的数字 锁存A/D转换后的数字 结果； 结果； ⑷控制逻辑与时序— 控制逻辑与时序 控制芯片的工作并提供转换所需的时序。 控制芯片的工作并提供转换所需的时序。
主程序: 主程序: DATA1 SEGMENT ORG 2000H AREA DB 200 DUP（?） （ ） … DATA1 ENDS ;定义堆栈段 定义堆栈段 DB 50 DUP（?） （ ） … STACK1 ENDS ;定义数据段 定义数据段
高精度delta-sigmaad转换器的原理及其应用
高精度Delta-Sigma A/D转换器的原理及其应用本次在线座谈主要介绍TI的高精度Delta-Sigma A/D转换器的原理及其应用，Delta-Sigma转换器的特点是将绝大多数的噪声从动态转移到阻态，通常Delta-Sigma转换器被用于对成本与精度有要求的低频场合。
本文首先将对TI的高精度Delta-Sigma A/D转换器进行综述性介绍，而后将介绍噪声的测量及芯片ADS1232等。
Delta-Sigma转换器综述Delta-Sigma转换器是采用超采样的方法将模拟电压转换成数字量的1位转换器，它由1位ADC、１位DＡC与一个积分器组成，见图1。
Delta-Sigma转换器的优点表现在低成本与高分辨率，适合用于现在的低电压半导体工业的生产。
Delta-Sigma转换器组成Delta-Sigma转换器由差分放大器、积分器、比较器与１位的DAC组成，输入信号减去来自1位DAC 的信号将结果作为积分器的输入，当系统得到稳定工作状态时，积分器的输出信号是全部误差电压之和，同时积分器可以看作是低通滤波器，对噪声有-6dB的抑制能力。
积分器的输出用1位ADC来转换，而后比较器将输出数字1和0的位流。
DAC将比较级的输出转换为数字波形，回馈给差分放大器。
Delta-Sigma转换器原理详述积分器将量化噪声伸展到整个频带宽度，从而使噪声成型，而滤波器可以过滤掉绝大多数的成型噪声。
有几个误差源会降低整个系统的效果，为了满足ADC的输入范围，很多信号要求一些放大电路和电平偏移电路，有时放大器在ADC的内部，有时使用外部放大器。
无论是哪一种情况，放大器电压、电压漂移、输入偏置电流或采样噪声将引入误差信号。
为了得到精确的ADC转换结果，放大器的误差应该通过调整来消除或减少。
积分器对输入低频或直流信号内置一个低通滤波器，从而极大地降低了通道内的噪声。
典型的半导体放大器的噪声分为两个部分，1/F噪声和对地噪声，Delta-Sigma ADC的主要应用是在低频场合，因此1/F噪声的影响占主要地位。
AD转换器及其接口设计
AD转换器及其接口设计AD转换器（Analog-to-Digital Converter，简称ADC）是一种将模拟信号转换为数字信号的电子设备。
在现代电子系统中，ADC被广泛应用于各种领域，包括通信、娱乐、医疗、工业控制等。
本文将详细介绍AD 转换器及其接口设计。
一、AD转换器的基本原理1.采样：AD转换器将模拟信号按照一定的时间间隔进行采样，即在一段时间内获取信号的样本值。
采样定理要求采样频率必须大于信号最高频率的两倍，以保证采样后的数字信号能完整地表示模拟信号。
2.量化：采样后的信号是连续的模拟信号，需要将其离散化为一定数量的离散值。
量化过程将每个样本值映射为最接近的一个离散值，并用有限位数的二进制表示。
3.编码：量化后的离散信号是一个个数字，需要进一步进行编码以表示其大小。
常用的编码方式有二进制码、格雷码等。
二、AD转换器的接口设计1.模拟输入端口：AD转换器通常具备一个或多个模拟输入端口，用于接收模拟信号。
模拟输入端口一般要满足一定的电压范围要求，通常为0V至参考电压（通常为3.3V或5V）之间。
2.数字输出端口：AD转换器通过数字输出端口将转换后的数字信号输出给外部设备。
数字输出端口一般为并行接口或串行接口，常见的有SPI、I2C和UART等。
3.时钟信号：AD转换器需要一个时钟信号来同步采样和转换过程。
时钟信号通常由外部提供，可以是外部晶体振荡器或其他时钟源。
4.控制信号：AD转换器还可能需要一些控制信号来设置工作模式、增益、采样率等参数。
控制信号一般由微处理器或其他逻辑电路生成和控制。
三、AD转换器的接口设计要点1.采样率：为了准确地表示模拟信号，AD转换器的采样率需要满足采样定理的要求。
采样率的选择需要根据应用场景和信号频率来确定。
2.分辨率：分辨率是指AD转换器能够表示的最小量化步长。
一般分辨率越高，表示精度越大。
分辨率一般由位数来表示，如8位、10位、12位等。
3.电压范围：AD转换器的模拟输入端口需要满足一定的电压范围要求。
串行AD转换器MAX186及其应用
-41-●元器件卡片串行A/D转换器MAX186及其应用串行A/D转换器MAX186及其应用华中理工大学向欣1.概述MAX186是一个采用逐次逼近A/D转换技术的高速超低功耗模数转换器。
内部具有8通道多路转换器、宽带跟踪/保持电路和串行接口。
8路单端输入或4路差动输入可由软件设定,转换结果由串行接口输出。
分辨率为12位,采样速度达133k Hz,芯片可由单5V或双±5V电源供电。
其串行接口可与SP I TM、Q SP I TM、Wicrowire TM兼容。
可采用内部时钟或外部时钟完成A/D转换。
内部基准电压为4.096V,具有硬件关断和两种软件关断模式。
2.MAX186的内部结构和引脚说明MAX186的内部结构如图1所示,有20个引脚及D IP、SO、SSO P三种封装形式,引脚功能如下:引脚1～8:模拟输入。
引脚9:负电源电压,接-5V或A GND。
引脚10:关断输入信号端,SHDN=0时为全关断方式。
SHDN的另一个用途是设定参考/缓冲放大器的校正模式。
SHDN=1时;使参考/缓冲放大器处于内部校正模式;SHDN浮置时,使参考/缓冲放大器处于外部校正模式。
引脚11:模/数转换的基准电压输入端,也是参考/缓冲放大器的输出。
当采用外部基准电压源工作时,外部电源由此输入。
当采用外部校正模式时,该引脚和地之间应外接一个4.7μF的电容。
引脚12:参考/缓冲放大器的输入端。
不用时将R EFADJ端接到VDD。
引脚13:模拟地,在单端输入模式时做IN2输入端。
引脚14:数字地。
引脚15:串行数据输出,SCL K的下降沿使数据输出,CS为高电平时,DOU T为高阻态。
引脚16:串行选通输出。
在内部时钟模式情况下,MAX186开始A/D转换时,SSTRB变低;当转换完成时,SSTRB变高。
在外部时钟模式时,转换数据的最高位MSB输出之前,SSTRB出现一个时钟周期的高电平CS为高时,SSTRB呈高阻态。
ad转换实验报告
ad转换实验报告AD转换实验报告概述：AD转换（Analog-to-Digital Conversion）是将模拟信号转换为数字信号的过程。
本实验旨在通过实际操作和数据记录，探究AD转换的原理和应用。
实验目的：1. 了解AD转换的基本原理和分类；2. 掌握AD转换器的使用方法；3. 分析AD转换器的性能指标。
实验器材：1. AD转换器模块；2. 信号发生器；3. 示波器；4. 电脑。
实验步骤：1. 连接实验器材：将信号发生器的输出端与AD转换器的输入端相连，将AD转换器的输出端与示波器的输入端相连，将示波器与电脑连接；2. 设置信号发生器：调整信号发生器的频率、幅度和波形，生成不同的模拟信号；3. 设置AD转换器：根据实验要求，选择合适的AD转换器工作模式，并设置采样率和分辨率；4. 进行AD转换：通过示波器监测AD转换器输出的数字信号，并记录下相应的模拟输入信号值；5. 数据分析：将记录的数据输入电脑，进行进一步的数据分析和处理。
实验结果：在实验过程中，我们通过改变信号发生器的频率、幅度和波形，观察到AD转换器输出的数字信号的变化。
根据示波器的显示和记录的数据，我们得到了一系列的AD转换结果。
通过对这些结果的分析，我们可以得出以下结论：1. AD转换器的分辨率对转换精度有重要影响。
分辨率越高，转换结果的精度越高；2. AD转换器的采样率对转换结果的准确性有影响。
采样率过低可能导致信号失真或丢失；3. 不同的模拟信号在AD转换过程中可能会产生不同的失真现象，如量化误差、采样误差等；4. AD转换器的性能指标包括分辨率、采样率、信噪比等，这些指标对于不同应用场景有不同的要求。
实验总结：通过本次实验，我们深入了解了AD转换的原理和应用。
实验结果表明，AD转换器在现代电子设备中具有重要的作用，广泛应用于音频处理、图像处理、传感器数据采集等领域。
了解和掌握AD转换的基本原理和性能指标，对于我们理解和设计数字系统具有重要意义。
ad转换器的实验报告
ad转换器的实验报告AD转换器的实验报告一、引言AD转换器（Analog-to-Digital Converter）是一种电子设备，用于将模拟信号转换为数字信号。
在现代电子技术中，AD转换器被广泛应用于各种领域，如通信、控制系统、医疗设备等。
本实验旨在通过实际操作，了解AD转换器的工作原理和性能特点。
二、实验目的1. 了解AD转换器的基本原理；2. 掌握AD转换器的使用方法；3. 分析AD转换器的性能特点。
三、实验原理AD转换器的基本原理是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
其工作过程可以简单概括为以下几个步骤：1. 采样：从模拟信号中按照一定的时间间隔取样，得到一系列离散的采样点；2. 量化：将每个采样点的幅值转换为相应的数字值；3. 编码：将量化后的数字值转换为二进制编码。
四、实验装置和步骤1. 实验装置：AD转换器、信号发生器、示波器、计算机；2. 实验步骤：a) 连接信号发生器的输出端与AD转换器的输入端；b) 连接AD转换器的输出端与示波器的输入端；c) 设置信号发生器的频率和幅值，调节示波器的触发电平和时间基准；d) 打开AD转换器和示波器，开始采集数据；e) 将采集到的数据导入计算机，进行数据分析。
五、实验结果与分析通过实验，我们获得了一系列采样点的幅值和时间信息。
将这些数据导入计算机，我们可以进行进一步的分析和处理。
例如，我们可以绘制出信号的波形图，观察信号的周期性和幅值变化。
同时，我们可以计算出信号的平均值、最大值、最小值等统计量，以评估AD转换器的精度和稳定性。
六、实验误差与改进在实验过程中，可能会存在一些误差，影响实验结果的准确性。
例如，信号发生器的输出可能存在漂移，导致采样点的幅值偏离真实值。
此外，AD转换器本身的非线性特性也会引入误差。
为了减小误差，可以采取以下改进措施：1. 使用更精确的信号发生器，提高输出稳定性；2. 选择高精度的AD转换器，降低非线性误差；3. 增加采样点的数量，提高采样率。
什么是AD转换器及其在电子电路中的应用
什么是AD转换器及其在电子电路中的应用在电子电路中，AD转换器（Analog-to-Digital Converter）是一种电子设备，用于将模拟信号转换为对应的数字信号。
模拟信号是连续变化的信号，例如声音、光线强度等，而数字信号是离散的，由一系列二进制数字表示。
AD转换器的主要作用是将模拟信号转换为数字信号，以便于电子设备对其进行处理、存储和传输。
AD转换器在电子电路中具有广泛的应用。
下面将介绍一些常见的应用场景及其相关原理。
1. 传感器信号处理传感器是将物理量转换为电信号的装置，例如温度传感器、气压传感器等。
传感器通常输出的是模拟信号，而大多数的电子设备需要数字信号进行处理。
因此，在传感器信号处理中，AD转换器起到了至关重要的作用。
它可以将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，并通过数字电路进行信号处理。
2. 数据采集系统在数据采集系统中，AD转换器用于将模拟信号转换为数字信号，以便于存储和处理。
例如，在工业自动化领域，AD转换器可以将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号，然后通过串行通信或存储设备传输给控制系统。
3. 音频处理音频信号的处理常常需要数字信号进行。
AD转换器可将音频信号转换为数字信号，以便于数字音频设备进行处理和存储。
例如，音频采集卡中的AD转换器将麦克风捕捉到的声音转换为数字信号，然后传输给计算机进行进一步处理，例如音频合成、降噪等。
4. 显示器的驱动电路在液晶显示器等数字显示设备中，AD转换器用于将输入信号转换为适合驱动电路的数字信号。
由于显示器通常需要显示分辨率较高的图像或视频，因此需要高精度的AD转换器来确保信号的准确度和稳定性。
5. 无线通信系统在无线通信系统中，AD转换器用于将模拟信号（例如音频信号）转换为数字信号，以便于传输。
数字化的信号可以通过调制和解调的方式进行传输，提高传输信号的可靠性和质量。
AD转换器在无线通信系统中起到了关键作用，使得通信信号的数字处理更为方便和高效。
AD8436转换器的原理及应用
AD8436转换器的原理及应用概述AD8436是一款高精度的精密运算放大器，适用于电力监测和仪表测量等领域。
本文将介绍AD8436转换器的原理以及其在实际应用中的一些常见用途。
一、AD8436转换器的原理AD8436转换器是一种高精度、低功耗的运算放大器。
它采用了集成的控制电路和增益调节电路，能够提供高增益和高精度的运算放大功能。
它的工作原理如下：1.差分输入：AD8436转换器具有两个差分输入端，分别为正输入端和负输入端。
这种差分输入的设计可以有效地抵消输入信号中的共模噪声，提高了系统的抗干扰能力。
2.输入放大：AD8436转换器将差分输入信号经过内部的放大电路进行放大，并通过增益调节电路可以调整放大倍数。
在放大过程中，它能够提供非常低的输入失调电流和输入偏置电流，保证了放大后信号的高稳定性和精度。
3.输出驱动：AD8436转换器在放大后，通过电流驱动输出信号，可以给其他外部电路提供足够的驱动能力。
其输出电流能够达到几百毫安，可以满足大多数应用的需求。
4.增益和精度调节：AD8436转换器还内置了增益和精度调节电路，可以通过外部控制电路对转换器的工作模式、增益和精度进行调整，提高了实际应用的灵活性和适应性。
二、AD8436转换器的应用AD8436转换器由于其高精度和低功耗的特性，在电力监测和仪表测量等领域有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：1. 电力监测系统AD8436转换器可以用于电力监测系统中的电流和电压测量。
它可以将电流和电压信号转换成对应的电压信号输出，方便进行后续的数字处理和数据分析。
同时，AD8436转换器还能够提供高精度和高稳定性的测量结果，保证了电力监测系统的准确性和可靠性。
2. 仪表测量设备AD8436转换器也适用于各种仪表测量设备中，如温度计、压力计、流量计等。
通过将传感器产生的模拟信号输入AD8436转换器进行放大和转换，可以得到精确的数字测量结果。
这对于各种工业和科学实验中的测量需要非常重要。
AD转换模块课件
为了提高能效，需要合理地管理电源，如使用开关电源和动态电压 调节技术。
CHAPTER
04
AD转换模块的接口与编程
硬件接口
模拟信号输入接口
用于连接模拟信号源，如传感器等，将模拟信号传输到AD转换 模块。
数字信号输出接口
将转换后的数字信号输出，通常连接微控制器或其他数字设备。
控制信号接口
逐次逼近型AD转换器
总结词
逐次逼近的方式将输入模拟信号转换为数字输出。
详细描述
逐次逼近型AD转换器采用逐次逼近的方式将输入模拟信号转换为数字输出。它通过不断调整比较器的参考电压 ，逐渐逼近输入模拟信号，最终得到数字输出。逐次逼近型AD转换器具有分辨率高、线性度好、转换速度快等 优点，但功耗较大。
并行比较/串并行型AD转换器
总结词
采用并行比较或串并行方式将输入模拟信号转换为数字输出。
详细描述
并行比较/串并行型AD转换器采用并行比较或串并行方式将输入模拟信号转换为数字输出。它通过多 个比较器同时比较输入模拟信号与多个参考电压，得到数字输出。并行比较/串并行型AD转换器具有 转换速度快、分辨率高等优点，但电路复杂度较高。
压频转换型AD转换器
AD转换模块的应用场景
信号处理
在信号处理系统中，AD转换模块 用于将模拟信号转换为数字信号 ，便于进行进一步的处理和分析
。
控制系统
在控制系统中，AD转换模块用于 将传感器的模拟信号转换为数字信 号，便于控制器进行数据处理和控 制。
数据采集
在数据采集系统中，AD转换模块用 于将模拟信号转换为数字信号，便 于计算机或其他数据处理设备进行 存储和处理。
AD转换模块PPT课件
CONTENTS
AD转换器的基本原理和应用
AD转换器的基本原理和应用概述AD转换器（Analog-to-Digital Converter）是一种将连续的模拟信号转换为数字信号的设备。
它在现代电子领域中起着至关重要的作用，被广泛应用于各种领域，如通信、娱乐、医疗等。
本文将介绍AD转换器的基本原理、工作过程及其应用。
AD转换器的原理AD转换器的基本原理是将模拟输入信号转换为离散的数字输出信号。
它可以将连续的变化信号按照一定的采样率进行采样，并将采样得到的模拟数据转换为离散的数字数据。
AD转换器的工作过程AD转换器的工作过程可以分为三个主要阶段：采样、量化和编码。
采样采样是将模拟信号在时间上进行离散化的过程。
AD转换器按照一定的采样率对输入信号进行采样，将连续的模拟信号转换为一系列离散的样本点。
量化量化是将模拟信号的幅度离散化的过程。
AD转换器将采样得到的模拟样本点转换为一系列数字量化级别。
在量化的过程中，采样幅度将被近似为最接近的离散量化级别。
编码编码是将量化后的数字量化级别转换为二进制码的过程。
AD转换器将每个量化级别映射为相应的二进制码，以便后续数字信号处理和存储。
AD转换器的类型根据转换方式和结构，AD转换器可以分为以下几种类型：1.逐次逼近型（successive approximation type）AD转换器2.逐次逼近型并行输出（successive approximation parallel output）AD转换器3.闪存型（flash type）AD转换器4.摄动逼近法（ramp technique）AD转换器5.Δ−Σ型（delta-sigma type）AD转换器AD转换器的应用AD转换器在各个领域中得到了广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：•通信领域：AD转换器广泛应用于无线通信设备、调制解调器等。
它被用于将音频、视频和其他模拟信号转换为数字信号，以便进行传输和处理。
•娱乐领域：在音频和视频设备中，AD转换器被用于将模拟信号转换为数字信号，以提供更高质量的音频和视频体验。
ad转换器的基本原理
ad转换器的基本原理AD转换器的基本原理一、引言AD转换器（Analog-to-Digital Converter）是将模拟信号转换为数字信号的一种设备或电路。
在现代电子技术中，AD转换器被广泛应用于各种领域，如通信、测量、控制、图像处理等。
本文将详细介绍AD转换器的基本原理。
二、AD转换器的作用在很多应用中，我们需要将模拟信号转换为数字信号进行处理和分析。
模拟信号是连续变化的，可以有无限个取值；而数字信号是离散的，只能取有限个值。
AD转换器的作用就是将模拟信号的连续变化转换为离散的数字信号，从而方便存储、处理和传输。
三、AD转换器的基本原理AD转换器的基本原理是将模拟信号按照一定的规则进行采样、量化和编码。
1. 采样（Sampling）模拟信号是连续变化的，为了进行转换，首先需要对其进行采样。
采样就是在一定的时间间隔内，对模拟信号进行离散采样，取样值表示该时间段内的模拟信号的近似值。
2. 量化（Quantization）采样得到的模拟信号值是连续的，为了将其转换为离散的数字信号，需要对其进行量化。
量化是指将连续的模拟信号值映射为离散的数字信号值。
在量化过程中，需要确定离散信号值的范围和步长。
范围决定了数字信号值的最大和最小值，步长决定了数字信号值之间的间隔。
3. 编码（Encoding）量化后的模拟信号值仍然是连续的，为了将其转换为离散的数字信号，还需要对其进行编码。
编码是指将量化后的模拟信号值表示为二进制形式的数字信号值。
常用的编码方式有二进制编码、格雷码等。
四、AD转换器的类型AD转换器根据转换方式的不同可以分为逐次逼近型AD转换器、逐次逼近型型AD转换器和闪存型AD转换器等多种类型。
1. 逐次逼近型AD转换器逐次逼近型AD转换器是一种常见的AD转换器类型。
它通过逐次逼近的方式，根据比较结果决定下一次比较的范围，直到获得最终的数字信号值。
逐次逼近型AD转换器具有较高的精度和较低的功耗，广泛应用于各种领域。
16位ad转换器的分辨率和脉冲
16位ad转换器的分辨率和脉冲（原创实用版）目录1.16 位 AD 转换器的概念2.分辨率的含义和作用3.脉冲的概念和作用4.16 位 AD 转换器的分辨率和脉冲的关系5.16 位 AD 转换器的应用正文一、16 位 AD 转换器的概念AD 转换器，即模拟 - 数字转换器，是一种将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的设备。
在数字电路中，模拟信号的处理能力受到限制，因此需要将模拟信号转换为数字信号，以便于计算机进行处理。
16 位 AD 转换器就是其中一种，它可以将模拟信号转换为 16 位的数字信号。
二、分辨率的含义和作用分辨率是指 AD 转换器能够识别的最小模拟信号变化量。
在数字信号中，每一位都有一个对应的数值，这个数值表示模拟信号的某一段范围。
例如，16 位 AD 转换器的每一位可以表示 2 的 16 次方即 65536 种不同的值，因此其分辨率为 65536。
分辨率越高，表示 AD 转换器能够识别的模拟信号变化范围越小，转换的数字信号越精确。
三、脉冲的概念和作用脉冲是一种特殊的电信号，具有短时间内突然变化的特点。
在 AD 转换器中，脉冲用于将模拟信号转换为数字信号。
当模拟信号的电压超过一定的阈值时，AD 转换器会产生一个脉冲，将模拟信号的电压值转换为对应的数字信号。
脉冲的宽度和幅度决定了转换的数字信号的精度。
四、16 位 AD 转换器的分辨率和脉冲的关系16 位 AD 转换器的分辨率决定了其能够识别的最小模拟信号变化量，而这个变化量正是通过脉冲来实现的。
在 16 位 AD 转换器中，每个脉冲的宽度和幅度对应着模拟信号的一个最小变化范围，即分辨率。
因此，16 位 AD 转换器的分辨率越高，需要的脉冲数量越多，转换过程越复杂，相应的转换时间也越长。
五、16 位 AD 转换器的应用16 位 AD 转换器广泛应用于各种数字电路中，如音频处理、图像处理、传感器信号处理等。
例如，在音频处理中，16 位 AD 转换器可以将模拟音频信号转换为数字音频信号，以便于计算机进行处理和存储。
AD转换器MCP3208的原理及应用
文章编号:1671-251X(2002)06-0055-03AD转换器MCP3208的原理及应用朱轮(江苏石油化工学院计算机科学与工程系,江苏常州213016)中图分类号:TN911.72文献标识码:B摘要:文章介绍了MCP3208的功能特点、管脚排列及工作时序,并给出了MCP3208与51系列单片机的应用实例。
主题词:AD转换器;单片机;应用;MCP3208到国标允许值的3倍以上。
若将原有主井滤波装置进行改造,适当扩大容量,调整参数,则可用一套滤波装置同时抑制两套变流器的谐波电流,经试算,采用表3所列参数可以取得预期效果。
表3调整参数表谐波次数5711电容L F210150800电感mH8.52 5.160.45电阻80.43270.43580.500额定电压kV666额定电流A59.241.2228.6基波无功补偿kvar578.43401.822199.83按表3调整后,电压总谐波畸变率:重载时THD v=1.1352%,轻载时TH D v=1.1326%,均远低于国标限额。
送入电网的谐波电流I5=0.5A,I7 =0.4A,I11=0.6A,I13=2.8A,I23= 3.8A,I25=4.5A,除I25接近国标允许值,其余均大大低于国标允许值。
由于滤波器可提供3180.08kvar的基波无功补偿,这样电网的功率因数可达到0.97。
增加电容后,为了调谐到所抑制的谐波频率上,需适当减小电感值。
此外,为了获得合适的Q值,还需要调整与电抗器并联的电阻。
6实施效果按改造方案实施改造,增装了滤波电容器,调整了滤波电抗器的电感值,对过流继电保护及非平衡保护继电器进行了重新整定。
把改造后的数据输入计算机进行再计算,确认无误后,把谐波抑制装置接入6kV母线。
接入后仪表读数和估算的基波电流十分接近,三相电流的平衡情况也很好。
收稿日期:2002-08-121概述MCP3208是Microchip Technology公司推出的一款12位8输入通道的ADC转换器。
AD转换器及其接口设计
面临的挑战
噪声和干扰
01
在实际应用中，AD转换器容易受到噪声和干扰的影响，导致转
换精度下降。
采样率和动态范围
02
提高采样率和动态范围是AD转换器面临的另一挑战，需要解决
带宽和分辨率之间的平衡问题。
低电压和低功耗限制
03
在便携式设备中，低电压和低功耗的限制对AD转换器的性能提
出了更高的要求。
未来展望
05 AD转换器的发展趋势和 挑战
技术发展趋势
高速高精度
随着科技的发展，AD转换器的速度和精度 不断提升，以满足各种高要求的应用需求。
低功耗
在便携式设备和电池供电的应用中，低功耗的AD转 换器成为发展趋势，有助于延长设备使用寿命。
集成化与智能化
将AD转换器与其他数字和模拟电路集成在 同一芯片上，实现智能化控制和数据处理。
混合信号接口挑战
设计复杂度增加、需要同时处理数 字和模拟信号的时序和同步问题。
04 AD转换器的应用
信号处理
模拟信号数字化
将连续变化的模拟信号转 换为离散的数字信号，便 于计算机处理和传输。
信号调理
通过AD转换器对模拟信号 进行放大、滤波等预处理， 提高信号质量。
数据采集ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在各种测试和测量系统中， AD转换器用于采集模拟信 号并转换为数字信号进行 存储和分析。
表示AD转换器能够转换 的最小模拟量，通常以
二进制位数表示。
表示AD转换器的实际输 出与理论输出之间的误
差。
表示AD转换器的输出与 输入之间的关系是否成
线性。
表示AD转换器完成一次 转换所需的时间。
03 AD转换器接口设计
数字接口设计
AD转换器原理分析
D4
000 100 0 0
D3
000 011 1 1
D2
D1
OD 0 V
000 001 1 1 000 000 1 1 000 000 0 1
9
8
7 .5 0 0 0 0
7
6 .2 5 0 0 6 .8 7 5 0 6 .5 6 2 5 6 .7 1 8 7 5
6 .8 3 5 9 3 7
6
5
5 .0 0 0 0
9 2 4 双积分式A/D转换器
1 双积分式A/D转换器的基本指导思想 对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分;将
输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔;然 后利用时钟脉冲和计数器测出此时间间隔;进而得 到相应的数字量输出 双积分式A/D转换器也称为电 压时间数字式积分器
1 电路组成
S2
+I A S1
000 1 111 001 1 111
0111 111 1111 111
100 101
110 111
3 电路特点：
•单片集成并行比较型A/D转换器的产品很多;如AD公司的 AD9012 TTL工艺8位 AD9002 ECL工艺;8位 AD9020 TTL工 艺;10位等
•在并行A/D转换器中;输入电压I同时加到所有比较器的输入 端 如不考虑各器件的延迟;可认为三位数字量是与I输入时 刻同时获得的 所以它的转换时间最短
9 2 1 A/D转换的一般工作过程
时间上和量值上都连续 模拟信号
时间上和量值上都离散 数字信号
编
样取
码
保持 量化
时间上离散的信号
量值上也离散的信号
A/D转换器一般要包括取样; 保持;量化及编码4个过程
8位AD转换器MAX113_MAX117的原理及应用
器件应用8位AD转换器M AX113/M AX117的原理及应用上海交通大学(上海200030)汤同奎邵惠鹤摘要MAX113/MAX117是MAXIM公司新近推出的8位AD转换器,它们采用单一+3V 供电,不需外接时钟,内带采样保持器,特别适合于低电压供电的低功耗系统。
文章简要介绍了M AX113/MAX117的基本原理。
首先对它们的功能、特点及应用场合作了简单说明,然后介绍了它们的引脚功能、转换原理以及读写时序,提出了对模拟量的几点考虑,最后给出了一个基于M AX113便携式数据采集器设计的应用实例。
关键词模数转换AD转换器节电方式数据采集1概述M AX113/MAX117是与微处理器兼容的8位AD转换器,MAX113有4个输入模拟通道, M AX117有8个输入模拟通道,它们均采用单一+ 3V供电,不需要外接时钟,内带采样保持器。
芯片内部采用半闪烁(hal-f flash)技术使得进行一次转换仅需1.8L s。
PWRDN为低电平时芯片功耗可降至1L A典型值。
器件由节电方式返回正常工作方式的时间小于900ns,采用突发方式可大大减少供电电流,这是因为在突发方式中,AD转换器在指定的时间间隔从低功耗状态被唤醒去采集输入模拟信号。
M AX113/MAX117内部都有采样保持器,容许AD 转换器接受快速变化的模拟信号。
M AX113/MAX117与微处理器的接口非常简单,无需外加接口电路,既可采用存储器映像编址,也可采用I/O端口编址。
数据输出带锁存和三态缓冲电路,它们可直接与8位L P数据总线或输入端口相连。
可实现输入电压相对于参考电压的比率测量。
四通道MAX113采用24脚封装,八通道的M AX117采用28脚封装。
M AX113/MAX117可广泛应用于电池供电系统、便携式设备、系统监视、远程数据采集及通信系统等。
2引脚说明M AX113引脚图如图1所示,MAX117引脚图如图2所示。
各引脚功能说明如下:图1M AX113引脚图图2M AX117引脚图D0~D7为三态数据输出。
D-A转换器
集成D/A转换器在实际电路中得到广泛应用，不 仅可作为微型计算机系统的接口电路实现数字量到模 拟量的转换，还可以利用输入输出之间的关系来构成 数字式可编程增益控制电路、脉冲波形产生电路、数 控电源等。
下面以DAC0832为例讨论下集成D/A转换器的应用。
（1）DAC0832的结构及工作模式。
（a）引脚图
（2）输入为1111时，相对应的为最大输出模拟电压：
（3）
3．集成D/A转换器及应用
集成D/A转换器品种很多，性能指标也各异。有的 只含有模拟开关和解码网络，如DAC0808、DAC0832、 AD7530、AD7533等，在使用时需要外接基准电源和 运放；有的则将基准电源和运放也集成到芯片内部， 如DAC1203、DAC1210等，这些都是并行输入方式。 另外，还有串行输入的集成DAC，如AD7543、 MAX515等，它们虽然工作速度相对较慢，但接口方 便，适用于远距离传输和数据线数目受限的场合。
4位倒T形电阻网络D/A转换器
将输入的数字量推广到n位，则得到输入输 出之间的一般表达式：
其中转换比例系数为
倒T形电阻网络D/A转换器特点：
• 电阻解码网络中只有R和2R两种阻值的电阻，便于
集成，精度较高。
• 无论模拟开关打在哪一边，流过2R支路的电流始终
存在而且不变，不需要电流建立时间；同时，电阻 网络呈倒T形排列，各支路电流直接流入运算放大 器的输入端，传输时间一致，因此，倒T形电阻网 络D/A转换器具有较高的转换速度。
权电阻网络D/A转换器
例1 一个8位D/A转换电路，在输入为00000001时， 输出电压为5mV，则输入数字量为00001001时，输 出电压有多大？ 解：当输入为00000001时：
模数转换AD转换精度和转换速度是衡量ADDA转换器性
仪器仪表与测试设备
示波器
示波器中的模数转换器用于将模拟信 号转换为数字信号，以便在屏幕上显 示波形，进行信号的观察和分析。
频谱分析仪
传感器数据采集
传感器数据采集系统中，模数转换器 用于将传感器的模拟输出信号转换为 数字信号，便于数据的处理、分析和 传输。
频谱分析仪利用模数转换器将接收到 的模拟信号转换为数字信号，进行频 谱分析和测量。
吞吐量
衡量AD转换器处理能力的一个指标，表示每秒钟能够完成多少次AD转换。吞吐量通常以每秒转换次数 （SPS）表示。
实时性能要求
实时性
指AD转换器的输出结果能否及时反映 输入信号的变化。实时性能好的AD转 换器能够快速响应输入信号的变化。
跟踪速度
衡量AD转换器实时性能的一个重要指 标，表示AD转换器的输出能否跟随输 入信号的快速变化。跟踪速度越快， 实时性能越好。
模数转换器（AD转换器性能评 估
目录
CONTENTS
• 模数转换器（AD转换器）简介 • AD转换精度 • AD转换速度 • AD转换器的应用领域 • AD转换器的发展趋势与挑战 • AD转换器性能评估案例研究
01
CHAPTER
模数转换器（AD转换器）简 介
定义与工作原理
定义
模数转换器（AD转换器）是一种 将模拟信号转换为数字信号的电 子器件。
示。
采样速率
指AD转换器每秒钟能够采样的 次数，通常以Hz或SPS（每秒采 样点数）表示。
非线性误差
指AD转换器的输出与理想输出 之间的偏差，通常以LSB（最低 有效位）表示。
电源电压与功耗
指AD转换器正常工作所需的电 源电压和功耗，对于便携式应
用非常重要。
集成AD转换器及其应用ppt实用资料
IN0------ 11111000B (0xf8)
谢谢
电路分析
74373: 锁存低8位地址
P1：形成低8位地址
IN0------ 11111000B (0xf8) IN1------ 11111001B (0xf9) IN2------ 11111010B (0xfa) IN3------ 11111011B (0xfb) IN4------ 11111100B (0xfc) IN5------ 11111101B (0xfd) IN6------ 11111110B (0xfe) IN7------ 11111111B (0xff)
1）锁存地址 2）启动 3）转换结束 4）输出数据
5 ADC0809的应用
பைடு நூலகம்
例：ADC0809的输入模拟电压满量程为5V，当输入电压分别为、时， 求对应的输出数字量？
解：输入模拟电压与输出数字量对应的十进制数成正比：
Ui KU.D10
而
(1111)1 2 1(2 15 1 )150
因此,
5 1.25
故输出数字量D＝10101101。
与WR信号合成START/ALE正脉冲
IN4------ 11111100B (0xfc)
IN5------ 11111101B (0xfd)
输出转换数据
ADC0809内部结构
IN7------ 11111111B (0xff)
P1：形成低8位地址
（2）被测信号的变化率及转换精度
255 D10
D10 64
故输出数字量D＝01000000。
同理,
5 3.4 255 D10 D10 173
故输出数字量D＝10101101。
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AD转换器及其应用一A/D转换器的基本原理定义：能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称A/D转换器或ADC。
A/D转换器转化模拟量的四个步骤：采样、保持、量化、编码。
模拟电子开关S在采样脉冲CP S的控制下重复接通、断开的过程。
S接通时，ui(t)对C充电，为采样过程；S断开时，C上的电压保持不变，为保持过程。
在保持过程中，采样的模拟电压经数字化编码电路转换成一组n位的二进制数输出。
1取样定理将一个时间上连续变化的模拟量转换成时间上离散的模拟量称为采样。
取样定理：设取样脉冲s(t)的频率为f S，输入模拟信号x(t)的最高频率分量的频率为f max，必须满足f s ≥ 2f max y(t)才可以正确的反映输入信号(从而能不失真地恢复原模拟信号)。
通常取f s ＝（2.5～3）f max 。
由于A/D转换需要一定的时间，在每次采样以后，需要把采样电压保持一段时间。
s(t)有效期间，开关管VT导通，u I向C充电，u0(=u c)跟随u I的变化而变化；s(t)无效期间，开关管VT截止，u0(=u c)保持不变，直到下次采样。
（由于集成运放A具有很高的输入阻抗，在保持阶段，电容C上所存电荷不易泄放。
）2 量化和编码数字量最小单位所对应的最小量值叫做量化单位△。
将采样－保持电路的输出电压归化为量化单位△的整数倍的过程叫做量化。
用二进制代码来表示各个量化电平的过程，叫做编码。
一个n位二进制数只能表示2n个量化电平，量化过程中不可避免会产生误差，这种误差称为量化误差。
量化级分得越多（n越大），量化误差越小。
划分量化电平的两种方法（a）量化误差大；（b）量化误差小3 采样-保持电路t0时刻S闭合，C H被迅速充电，电路处于采样阶段。
由于两个放大器的增益都为1，因此这一阶段u o跟随ui变化，即u o＝ui。
t1时刻采样阶段结束，S断开，电路处于保持阶段。
若A2的输入阻抗为无穷大，S为理想开关，则C H没有放电回路，两端保持充电时的最终电压值不变，从而保证电路输出端的电压u o维持不变。
二AD转换器的几个重要参数1 分辩率(Resolution)指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2n的比值。
分辩率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。
A/D转换器的分辨率用输出二进制数的位数表示，位数越多，误差越小，转换精度越高。
例如，输入模拟电压的变化范围为0～5V，输出8位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V×82-＝20mV；而输出12位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V×122-≈1.22mV。
2 转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。
积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD是微秒级属中速AD，全并行/串并行型AD可达到纳秒级。
采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。
为了保证转换的正确完成，采样速率(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。
因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。
常用单位是ksps和Msps，表示每秒采样千/百万次（kilo / Million Samples per Second）。
3量化误差(Quantizing Error)由于AD的有限分辩率而引起的误差，即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD（理想AD）的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差。
通常是1个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB、1/2LSB。
4 偏移误差(Offset Error)输入信号为零时输出信号不为零的值，可外接电位器调至最小。
5 满刻度误差(Full Scale Error)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(Linearity)实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移，不包括以上三种误差。
其他指标还有：绝对精度(Absolute Accuracy) ，相对精度(Relative Accuracy)，微分非线性，单调性和无错码，总谐波失真（Total Harmonic Distotortion缩写THD）和积分非线性。
三AD转换器的几种类型1 逐次逼近型A/D转换器按照天平称重的思路，逐次比较型A/D转换器，就是将输入模拟信号与不同的参考电压做多次比较，使转换所得的数字量在数值上逐次逼近输入模拟量的对应值。
1.1 基本工作原理转换开始前先将所有寄存器清零。
开始转换以后，时钟脉冲首先将寄存器最高位置成1，使输出数字为100…0。
这个数码被D/A转换器转换成相应的模拟电压u o，送到比较器中与ui进行比较。
若ui＞u o，说明数字过大了，故将最高位的1清除；若ui＜u o，说明数字还不够大，应将这一位保留。
然后，再按同样的方式将次高位置成1，并且经过比较以后确定这个1是否应该保留。
这样逐位比较下去，一直到最低位为止。
比较完毕后，寄存器中的状态就是所要求的数字量输出。
1.2 3位逐次逼近型A/D转换器转换开始前，先使Q1=Q2=Q3=Q4=0，Q5=1，第一个CP到来后，Q1=1，Q2=Q3=Q4=Q5=0，于是FF A被置1，FF B和FF C被置0。
这时加到D/A转换器输入端的代码为100，并在D/A转换器的输出端得到相应的模拟电压输出u o。
u o 和ui在比较器中比较，当若ui＜u o时，比较器输出u c=1；当ui≥u o时，u c=0。
第二个CP到来后，环形计数器右移一位，变成Q2=1，Q1=Q3=Q4=Q5=0，这时门G1打开，若原来u c=1，则FFA被置0，若原来u c=0，则FF A的1状态保留。
与此同时，Q2的高电平将FF B置1。
第三个CP 到来后，环形计数器又右移一位，一方面将FF C 置1，同时将门G2打开，并根据比较器的输出决定FF B 的1状态是否应该保留。
第四个CP 到来后，环形计数器Q 4=1，Q 1=Q 2=Q 3=Q 5=0，门G3打开，根据比较器的输出决定FF C 的1状态是否应该保留。
第五个CP 到来后，环形计数器Q 5=1，Q 1=Q 2=Q 3=Q 4=0，FF A 、FF B 、FF C 的状态作为转换结果，通过门G6、G7、G8送出。
2 双积分型A/D 转换器 1.1 电路组成它由积分器（由集成运放A 组成）、过零比较器（C ）、时钟脉冲控制门（G ）和定时器/计数器（FF 0～FF n ）等几部分组成。
1.2 工作原理 （1）准备阶段首先控制电路使计数器清零，同时使开关S 2闭合，待积分电容放电完毕，再S 2使断开。
（2）第一次积分阶段 在转换过程开始时（t =0），开关S 1与v I 接通，正的输入电压v I 加到积分器的输入端。
积分器从0V 开始对v I 积分：⎰-=tI Odt v v 01τ由于v O <0V ，过零比较器输出端v C 为高电平，时钟控制门G 被打开。
于是，计数器在CP 作用下从0开始计数。
经过2n 个时钟脉冲后，触发器FF 0～FF n －1都翻转到0态，而Q n =1，开关S 1由A 点转到B 点，第一次积分结束。
第一次积分时间为：t =T 1=2n T C 在第一次积分结束时积分器的输出电压V P 为：I Cn I P V T V T V ττ21-=-=（3）第二次积分阶段当t =t 1时，S 1转接到－V REF 点，具有与v I 相反极性的基准电压－V REF 加到积分器的输入端；积分器开始向相反进行第二次积分；当t =t 2时，积分器输出电压v O >0V ，比较器输出v C =0，时钟脉冲控制门G 被关闭，计数停止。
在此阶段结束时v O 的表达式可写为0)(1)(212=--=⎰dt V V t v tt REF P O τ设T 2=t 2－t 1，于是有I Cn REF V T T V ττ22=设在此期间计数器所累计的时钟脉冲个数为λ，则T 2=λT CI REFCn V V T T 22=可见，T 2与V I 成正比，T 2就是双积分A/D 转换过程的中间变量。
I REFnC V V T T 22==λ 上式表明，在计数器中所计得的数λ（λ=Q n-1…Q 1Q 0），与在取样时间T 1内输入电压的平均值V I 成正比。
只要V I <V REF ，转换器就能将输入电压转换为数字量，并能从计数器读取转换结果。
如果取V REF =2n V ，则λ=V I ，计数器所计的数在数值上就等于被测电压。
在第二次积分阶段结束后，控制电路又使开关S 2闭合，电容C 放电，积分器回零。
电路再次进入准备阶段，等待下一次转换开始。
o o o tt t1T T 2v s1ov Gc v +v IREF V p v 12t 1t v o t 2nQ (a)(b)(c)(d)3 并联比较型A/D 转换器它由电压比较器、寄存器和代码转换器三部分组成。
用电阻链把参考电压V REF 分压，得到从REF V 151到REF V 1513之间7个比较电平，量化单位Δ=REF V 152。
然后，把这7个比较电平分别接到7个比较器C 1～C 7的输入端作为比较基准。
同时将将输入的模拟电压同时加到每个比较器的另一个输入端上，与这7个比较基准进行比较。
0≤u i ＜V REF /15时，7个比较器输出全为0，CP 到来后，7个触发器都置0。
经编码器编码后输出的二进制代码为d 2d 1d 0＝000。
V REF /15≤u i ＜3V REF /15时，7个比较器中只有C1输出为1，CP 到来后，只有触发器FF 1置1，其余触发器仍为0。
经编码器编码后输出的二进制代码为d 2d 1d 0=001。
3V REF /15 ≤u i ＜5V REF /15时，比较器C1、C2输出为1，CP 到来后，触发器FF 1、FF 2置1。
经编码器编码后输出的二进制代码为d 2d 1d 0＝010。
5V REF /15≤u i ＜7V REF /15时，比较器C1、 C2、 C3输出为1，CP 到来后，触发器FF 1、 FF 2、 FF 3置1。
经编码器编码后输出的二进制代码为d 2d 1d 0=011。
依此类推，可以列出ui 为不同等级时寄存器的状态及相应的输出二进制数。
输入模拟电压寄存器状态数字量输出（代码转换器输入）（代码转换器输出）Q Q Q Q Q Q Q 7654321D D D 210v I~15()15)(15~15)(15~15)(15~15)(15~15)(15~15)(15~15)(~11033557799111113131V REF V REF V REF V REF V REF V REF V REF V REF 00000011111111111110111001100110110111000100100000000100000001010011100101110111四 几款常用的ADC 介绍1 ADC0809ADC0809 8通道8位a/d 转换器,ADC0809是带有8位A/D 转换器、8路多 路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS 组件。