測(cè)控中高精度快速 A/D 采樣轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)

　　在A/D轉(zhuǎn)換中，量化過(guò)程是用離散值近似表示連續(xù)值的過(guò)程，由于數(shù)字信號(hào)只能取有限位，所以在量化過(guò)程中必然引入誤差，此誤差稱(chēng)為量化噪聲。由

　　4 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)

　　為了保證 A/D 轉(zhuǎn)換模塊工作的可靠性，設(shè)計(jì)中需要增加可靠性的考慮。一種方法是在 ADC 的采樣信號(hào)輸入端采加入保護(hù)電路，保證輸入電壓幅度在ADC 的輸入動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)。 ADC12062輸入電壓范圍為? 50×10?3 ? 4.95V，如果輸入電壓超過(guò)此范圍，則可能對(duì)器件 產(chǎn)生損壞，因此，必須要對(duì)其電壓輸入加保護(hù)措施。利用穩(wěn)壓二極管的單向?qū)щ娦?，限定?入信號(hào)的電壓范圍（如圖2 所示）。

　　由于放大后的采樣信號(hào)為交流小信號(hào)，其幅值有正有負(fù)，而 ADC 輸出為單極性數(shù)據(jù)， 為保證量化輸出數(shù)據(jù)的正極性。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，將整個(gè)輸入信號(hào)的幅值整體向上平移。將交 流采樣信號(hào)和1/2 基準(zhǔn)直流電壓疊加，則ADC 輸入信號(hào)以1/2 基準(zhǔn)電壓為基線，電壓幅值 在其上下小幅度波動(dòng)。

　　第二個(gè)可靠性策略是模擬數(shù)字混合器件的地線處理，ADC 是含有模擬電路和數(shù)字電路 的混合集成電路芯片，數(shù)字地和模擬地都有獨(dú)立的地線引腳。為了避免數(shù)字噪聲耦合到模擬 電路，AD 芯片的模擬地和數(shù)字地引腳應(yīng)以最短距離連接到一起并引到模擬地上。將數(shù)字信 號(hào)和模擬信號(hào)遠(yuǎn)離，或?qū)⒛M信號(hào)輸入端用地線包圍起來(lái)，以降低分布電容耦合。盡量減少 回路環(huán)的面積，降低采樣噪聲。模擬地和數(shù)字地分開(kāi)布線，并在一點(diǎn)用敷銅相連。

　　ADC 界于模擬電路和數(shù)字電路之間，且通常被劃歸為模擬電路。為減小數(shù)字電路的干 擾，應(yīng)將模擬電路和數(shù)字電路分開(kāi)布局；為減小信號(hào)線上的分布電阻、電容和電感，應(yīng)盡量縮短導(dǎo)線長(zhǎng)度，并增大導(dǎo)線之間的距離；為減小電源線和地線的阻抗，應(yīng)盡量增大電源線和 地線的寬度，或采用電源平面、地平面。

　　5 創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)

　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)是提出了一種高精度 A/D 轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)方案，該方案可以用于實(shí)現(xiàn)測(cè)控 系統(tǒng)中信號(hào)采集與處理功能。本文設(shè)計(jì)的A/D 轉(zhuǎn)換模塊充分考慮了處理的實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)的 可靠性以及擴(kuò)展性等方面的要求。不僅能夠滿足現(xiàn)有的實(shí)時(shí)測(cè)控需求，而且具有良好的兼容 性，能夠廣泛應(yīng)用于其他各種模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)相互轉(zhuǎn)換的場(chǎng)合。