基于單片機(jī)的雙積分型A/D電路設(shè)計(jì)
0 引言
A/D轉(zhuǎn)換電路是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的重要部分,也是計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中一種重要的功能接口。目前市場(chǎng)上有兩種常用的A/D轉(zhuǎn)換芯片,一類(lèi)是逐次逼近式的,如AD1674,其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度較高,功率較低。另一類(lèi)是雙積分式的,如ICL7135,其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高、抗干擾能力強(qiáng)。但高位數(shù)的A/D轉(zhuǎn)換器價(jià)格相對(duì)較高。本文介紹的一種基于單片機(jī)的高精度、雙積分型A/D轉(zhuǎn)換電路,具有電路體積小、成本低、性?xún)r(jià)比高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試容易和工作可靠等特點(diǎn),有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
1 雙積分式ADC基本原理
雙積分式ADC的基本電路如圖1所示,運(yùn)放A 1、R、C用來(lái)組成積分器,運(yùn)放A2作為比較器。電路先對(duì)未知的模擬輸入電壓U1進(jìn)行固定時(shí)間T1的積分,然后轉(zhuǎn)為對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電壓U0進(jìn)行反向積分,直到積分輸出返回起始值,反向積分時(shí)間為T(mén)0。如圖2所示,輸入電壓U1越大,則反向積分時(shí)間越長(zhǎng)。整個(gè)采樣期間,積分電容C上的充電電荷等于放電電荷,因而有由于U0及T1均為常數(shù),因而反向積分時(shí)間T0與輸入模擬電壓U1成正比,此期問(wèn)單片機(jī)的內(nèi)部計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值與信號(hào)電壓的大小成正比,此計(jì)數(shù)值就是U1所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。
2 實(shí)用雙積分A/D轉(zhuǎn)換電路
1)硬件電路圖
如圖3所示,運(yùn)放A1、R、C構(gòu)成積分電路,C常取0.22μF的聚丙烯電容,R常取500kΩ左右,A2是電壓跟隨器,為電路提供穩(wěn)定的比較電壓,運(yùn)放 A3作為電壓比較器,保證A/D轉(zhuǎn)換電平迅速翻轉(zhuǎn),CD4051是多路選擇開(kāi)關(guān),單片機(jī)P1.0、P1.1、P1.2作為輸出端口,控制其地址選擇端A、 B、C選擇不同的通道輸入到積分器A1,U為將要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓,Uin為積分器的輸入電壓,U0為比較電壓,U1為基準(zhǔn)電壓,為使A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果具有更高的精度,基準(zhǔn)電路應(yīng)該提供精確的電壓,建議使用精度為1%的精密電阻,單片機(jī)使用89C51,其內(nèi)部定時(shí)器T0為積分電路提供精確的時(shí)間定時(shí),計(jì)數(shù)器T1用來(lái)記錄反向積分時(shí)間,INT0用來(lái)檢測(cè)比較器電平變化。所需測(cè)量的模擬輸入信號(hào)和零點(diǎn)參考電壓以及基準(zhǔn)電壓接到多路選擇開(kāi)關(guān)的輸入端,通過(guò)單片機(jī)中的程序控制,輪流選擇接入各路輸入信號(hào),通過(guò)積分電路分別和固定電壓進(jìn)行定時(shí)或定值積分。
評(píng)論