基于微差原理的A/D轉(zhuǎn)換方法分析與應(yīng)用

（4）減法器
　　減法器由高共模抑制比的儀用放大器組成。其輸出vD為
　　vD＝vI－VC（2―2）
式中vI―――經(jīng)多路開關(guān)選擇的某一路被測量；
　　VC―――比較電壓發(fā)生器的輸出電壓。

2．2　測量方法與結(jié)果計(jì)算
　　微差法的設(shè)計(jì)思想是：不直接對被測量x進(jìn)行測量，而是取一個(gè)與其相差較小的高精度標(biāo)準(zhǔn)量N，測出它們的差值（N－x），然后再根據(jù)公式x＝N－（N－x）計(jì)算出被測量。被測量與標(biāo)準(zhǔn)量的差值越小，測量結(jié)果的精度就越高［3］。基于這一原理，將輸入電壓vI與標(biāo)準(zhǔn)量（比較電壓VC）相比較，通過減法器得到兩者的差值，再由可編程增益放大器和A／D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對這一差值的精確測量，就可還原出輸入信號vI的數(shù)值：

式是　vD―――微差量，即減法器的輸出電壓；
v0―――可編程增益放大器的輸出電壓；
DC―――寫入比較電壓發(fā)生器的數(shù)據(jù)；
D0―――A／D轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)據(jù)；
Dp―――寫入可編程增益放大器的數(shù)據(jù)；
　　 u―――單位數(shù)字量表示的模擬電壓。
記vI＝Diu，則

這就是測量結(jié)果數(shù)據(jù)合成公式。若要計(jì)算Di的變化量ΔDi，只要在每次測量某一通路時(shí)，選用同一比較電壓，即DC保持不變，就可得到：
　　ΔDi＝DtΔD0／212（2―5）

3　固定相對微差的測量方法　　
放大器的增益設(shè)定應(yīng)滿足以下原則：
　　（1）在同一輸入信號的反復(fù)測量中，應(yīng)采用同一比較電壓VC和同一增益設(shè)定值A(chǔ)p，這樣在計(jì)算輸入信號的變化量時(shí)，可避免引入系統(tǒng)誤差；
　?。?）可編程增益放大器的增益不宜過大或過小，取值應(yīng)依據(jù)微差量的變化范圍而定。

　　依據(jù)這一原則，取被測量vI與比較量VC的最大允許偏差為微差量vD的量程LD?？芍狶D與A／D轉(zhuǎn)換器的量程L的關(guān)系為：

　　下面舉例說明放大器增益設(shè)定的方法：若單位數(shù)字量表示的模擬電壓u＝1 mV，輸入信號vI＝100mV±5％，則取比較電壓VC＝100 mV，相對微差r＝5％，得比較電壓發(fā)生器的預(yù)置數(shù)DC＝100，可編程增益放大器的預(yù)置數(shù)Dp＝rDC＝5。這時(shí)微差量vD的量程LD為5 mV。