高精度模数转换器在压力信号采集系统中的应用
解读高速数模转换器(DAC)的建立和保持时间
解读高速数/模转换器(DAC)的建立和保持时间Oct 10, 2007 摘要：本应用笔记定义了高速数/模转换器(DAC)的建立和保持时间，并给出了相应的图例。高速DAC的这两个参数通常定义为“正、负”值，了解它们与数据瞬态特性之间的关系是一个难点，为了解决这些难题，本文提供了一些图例。 介绍 为了达到高速数/模转换器(DAC)的最佳性能，需要严格满足数字信号的时序要求。随着时钟频率的提高，数字接口的建立和保持时间成为系统设计人员需要重点关注的参数。本应用笔记对建立和保持时间进行详尽说明，因为这些参数与Maxim的高性能数据转换方案密切相关。 定义建立和保持时间 建立时间(t S)是相对于DAC时钟跳变，数据必须达到有效的逻辑电平的时间。保持时间(t H)则定义了器件捕获/采样数据后允许数据发生变化的时间。图1给出了相对于时钟上升沿的建立和保持时间。特定器件的时钟信号有效边沿可能是上升/下降沿，或由用户选择，例如MAX5895 16位、500Msps、插值和调制双通道DAC，CMOS输入。 图1. 相对于时钟信号上升沿的建立和保持时间 采用CMOS技术设计的数字电路通常将电源摆幅的中间值作为切换点。因此，时间参考点定在信号边沿的中点。图1波形标明了器件在典型条件下的建立和保持时间。注意此时定义的这两个参数均为正值，但在建立或保持时间出现负值时将会令人迷惑不解。 MAX5891 600Msps、16位DAC为这一中间值状态提供了很好的学习实例。该器件的建立时间为-1.5ns，而保持时间为2.6ns。图2给出MAX5891的最小建立时间。注意，实际应用中，数据通常在采样时钟跳变后发生变化。图3给出了相同器件的最小保持时间。
∑-△模数转换器的原理及应用
∑-△模数转换器的原理及应用 张中平 （东南大学微电子机械系统教育部重点实验室，南京210096） 摘要：∑-△模数转换器由于造价低、精度高、性能稳定及使用方便等特点，越来越广泛地使用在一些高精度仪器仪表和测量设备中，介绍该转换器的基本原理，并重点举例介绍AD7708芯片的应用，该芯片是16 bit模数转换器，与24 bit AD7718引脚相同，可直接升级。 关键词：模数转换器；寄存器；串行口 我们通常使用的模数转换器（ADC）大多为积分型和逐次逼近型，积分型转换效果不够好，转换过程中带来的误差比较大；逐次逼近型转换效果较好但制作成本较高，尤其是高位数转换，转换位数越多，精度越高，制作成本就越高。而∑-△ADC可以以相对逐次逼近型简单的电路结构，而得到低成本，高位数及高精度的转换效果∑-△ADC大多设计为16或24 bit转换精度。近几年来，在相关的高精度仪器制作领域该转换器得到了越来越广泛的应用［1］。 1 ∑-△ADC的基本工作原理简介 ∑-△模数转换器的工作原理简单的讲，就是将模数转换过后的数字量再做一次窄带低通滤波处理。当模拟量进入转换器后，先在调制器中做求积处理，并将模拟量转为数字量，在这个过程中会产生一定的量化噪声，这种噪声将影响到输出结果，因此，采用将转换过的数字量以较低的频率一位一位地传送到输出端，同时在这之间加一级低通滤波器的方法，就可将量化噪声过滤掉，从而得到一组精确的数字量［1，2］。 2 AD7708/AD7718，∑-△ADC的应用 AD7708/AD7718是美国ADI公司若干种∑ΔADC中的一种。其中AD7708为16 bit转换精度，AD7718为24 bit转换精度，同为28条引脚，而且相同引脚功能相同，可以互换。为方便起见，下面只介绍其中一种，也是我们工作中用过的AD7708。 2．1AD7708的工作原理 同其它智能化器件一样，AD7708也可以用软件来调节其所具有的功能，即通过微控制器MCU编程向AD7708的相应寄存器填写适当的参数。AD7708芯片中共有11个寄存器， 当模式寄存器（Mode Regis－ter）的最高位后，其工作方框图［2］如图1所示。
逐次逼近型ADC
理解逐次逼近寄存器型ADC：与其它类型ADC 的架构对比 Jul 02, 2009 摘要：逐次逼近寄存器型(SAR)模数转换器(ADC)占据着大部分的中等至高分辨率ADC市场。SAR ADC的采样速率最高可达5Msps，分辨率为8位至18位。SAR架构允许高性能、低功耗ADC采用小尺寸封装，适合对尺寸要求严格的系统。 本文说明了SAR ADC的工作原理，采用二进制搜索算法，对输入信号进行转换。本文还给出了SAR ADC的核心架构，即电容式DAC和高速比较器。最后，对SAR架构与流水线、闪速型以及Σ-Δ ADC进行了对比。 引言 特点。这些特点使该类型ADC具有很宽的应用范围，例如便携/电池供电仪表、笔输入量化器、工业控制和数据/信号采集等。 SAR ADC的架构 尽管实现SAR ADC的方式千差万别，但其基本结构非常简单(见图1)。模拟输入电压(V IN)由采样/保持电路保持。为实现二进制搜索算法，N位寄存器首先设置在中间刻度(即：100 (00) MSB设置为1)。这样，DAC输出(V DAC)被设为V REF/2，V REF是提供给ADC的基准电压。然后，比较判断V IN是小于还是大于V DAC。如果V IN大于V DAC，则比较器输出逻辑高电平或1，N位寄存器的MSB保持为1。相反，如果V IN小于V DAC，则比较器输出逻辑低电平，N位寄存器的MSB清0。随后，SAR控制逻辑移至下一位，并将该位设置为高电平，进行下一次比较。这个过程一直持续到LSB。上述操作结束后，也就完成了转换，N位转换结果储存在寄存器内。
图1. 简单的N位SAR ADC架构 图2给出了一个4位转换示例，y轴(和图中的粗线)表示DAC的输出电压。本例中，第一次比较表明V IN < V DAC。所以，位3置为0。然后DAC被置为01002，并执行第二次比较。由于V IN > V DAC，位2保持为1。DAC置为01102，执行第三次比较。根据比较结果，位1置0，DAC又设置为01012，执行最后一次比较。最后，由于V IN > V DAC，位0确定为1。 图2. SAR工作原理(以4位ADC为例) 注意，对于4位ADC需要四个比较周期。通常，N位SAR ADC需要N个比较周期，在前一位转换完成之前不得进入下一次转换。由此可以看出，该类ADC能够有效降低功耗和空间，当然，也正是由于这个原因，分辨率在14位至16位，速率高于几Msps (每秒百万次采样)的逐次逼近ADC极其少见。一些基于SAR结构的微型ADC已经推向市场。MAX1115/MAX1116和 MAX1117/MAX1118 8位ADC以及分辨率更高的可互换产品MAX1086和MAX1286 (分别为10位和12位)，采用微小的SOT23封装，尺寸只有3mm x 3mm。12位MAX11102采用3mm x 3mm TDFN封装或3mm x 5mm μMAX?封装。 SAR ADC的另一个显著的特点是：功耗随采样速率而改变。这一点与闪速ADC或流水线ADC
用CMOS技术实现高速模数转换器
用CMOS技术实现高速模数转换器 通信用接收器的发展趋势是必需在信号刚一进入接收器信号通道时就进行取样，并配备有精确的测试仪，而要达到这个目标就要依赖超高速模拟数字转换器来实现。美国国家半导体首推的 ADC081000 芯片是一款模拟输入带宽高达 1.8 GHz 的 8 位 1GSPS 模拟数字转换器，它采用 0.18 微米 (mm) 的互补金属氧化半导体 (CMOS) 工艺技术制造。下文简述了结构及动作的原理，并较详细介绍了上文提到的在动作过程中起什么重要作用。 环顾目前的市场，大部分超高速模拟数字转换器都采用双极互补金属氧化半导体 (BiCMOS) 工艺技术制造，因此 ADC081000 芯片是市场上第一款完全采用 CMOS 技术制造的模拟数字转换器产品。由于双极晶体管的补偿电压比 CMOS 晶体管低，而增益则较高，因此工程师一向喜欢采用双极芯片设计模拟数字转换器前端，例如取样及保持放大器等信号调节电路。对于需要支持高频率操作的系统来说，双极芯片尤其受工程师欢迎。但双极芯片的缺点是需要较高的供电，其功耗远比采用 CMOS 技术的同类芯片大。ADC081000 芯片的实际功耗只有 1W 左右。相比之下，市场上功耗最低的 BiCMOS 模拟数字转换器则耗用超过 3W 的功率。要装设怎样的散热器才可将如此大量的热量全部散发？这却是一个令人极为头痛的问题。ADC081000 芯片不但性能卓越，而且符合通信系统及高性能测试仪表所需的动态规格，可提供 7 以上的有效位数 (ENOB)，远超尼奎斯特（nyquist）的规定。 结构及运作原理 高速模拟数字转换器有多种结构可供选择，其中以快闪式、流水线式或折叠/内插式等三种最受欢迎。采用快闪式及折叠/内插式的结构可让数字 CMOS 工艺发挥更大的灵活性。折叠式模拟数字转换器的优点是速度快，而且所需的比较器比快闪式模拟数字转换器少。内插式模拟数字转换器则只需极少量输入放大器，而且所需的输入电容也较低。我们所知的折叠/内插式结构便是这两种技术的集成，其优点是管芯体积较小、功耗较低、而动态性能又很高，因此 ADC081000 芯片便采用这种结构，图 1 所示的就是这款芯片的结构框图。 1GSPS 的速度提供足够的计时时间： 以 ADC081000 这类高速、高性能的集成电路来说，它们所需的时钟信号绝对不能附随任何噪音，以确保外部时钟不会将不受欢迎的噪音带进系统，影响系统的整体动态性能。ADC081000 芯片所需的时钟必须属于低相位噪音 (低抖动) 时钟，而且必须能以千兆赫 (GHz) 以上的频率操作。传统的石英振荡器虽然可以提供低抖动的时钟信号，但市场上只有极少石英振荡器能提供振荡频率超过几百兆赫 (MHz) 的时钟信号。为了确保振荡频率及低相位噪音符合要求，我们可以采用高频率压控振荡器 (VCO)、锁相环路 (PLL) 及石英振荡器，并按图 2 所示的设计将之集成一体，这是目前最佳的方法。
数模及模数转换器习题解答
数模及模数转换器习题 解答 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
自我检测题 1．就实质而言，D/A 转换器类似于译码器，A/D 转换器类似于编码器。 2．电压比较器相当于1位A/D 转换器。 3．A/D 转换的过程可分为 采样 、保持、量化、编码4个步骤。 4．就逐次逼近型和双积分型两种A/D 转换器而言， 双积分型 的抗干扰能力强， 逐次逼近型 的转换速度快。 5．A/D 6．8位D/A 1时，输出电压为，若输入数字量只有最高位为1时，则输出电压为 V 。 A ． B ．2.56 C ． D ．都不是 7．D/A 转换器的主要参数有 、转换精度和转换速度。 A ．分辨率 B ．输入电阻 C ．输出电阻 D ．参考电压 8．图所示R-2R 网络型D/A 转换器的转换公式为 。 V REF v O 图 A ．∑=?- =3 3 REF o 2 2 i i i D V v B ．∑=?- =3 4 REF o 2 232i i i D V v D ．∑=?= 3 4 REF o 2 2i i i D V v 9．D/A 转换器可能存在哪几种转换误差试分析误差的特点及其产生误差的原因。 解：D/A 转换器的转换误差是一个综合性的静态性能指标，通常以偏移误差、增益误差、非线性误差等内容来描述转换误差。 偏移误差是指D/A 转换器输出模拟量的实际起始数值与理想起始数值之差。 增益误差是指实际转换特性曲线的斜率与理想特性曲线的斜率的偏差。 D/A 转换器实际的包络线与两端点间的直线比较仍可能存在误差，这种误差称为非线性误差。
高精度数模转换器
选择和使用高精度数模转换器 时间：2011-05-10 23:17:40 来源：作者：叶子 很多应用 (包括精密仪器、工业自动化、医疗设备和自动测试设备) 都需要高准确度数模转换。在 16 位分辨率时要求准确度好于约±15ppm 或±1LSB 的电路中，设计师传统上一直被迫使用大量校准，以在所有情况下保持准确度。新型高精度 DAC 使得能够采用一个单片式 DAC 来实现±4ppm 准确度或±1LSB (在 18 位分辨率条件下)，而无需校准。在本文中我们将对高精度数模转换器的选择和使用过程中所涉及的问题进行研究。 DAC 的架构对于 DAC 的技术规格及其对电路板设计师的要求均有影响。为了实现最佳性能，需要谨慎地考虑 DAC 上的电源、基准和输出放大器所产生的影响。 过采样或增量累加 DAC 过采样或ΔΣ ADC 采用一个低分辨率 DAC (通常仅 1 位)，在其前后分别布设一个噪声整形数字调制器和一个模拟低通滤波器。最准确的商用增量累加 DAC 实现±15ppm 的准确度，但是需要 15ms 才能稳定，并要承受相对较高的 1μV/√Hz 噪声密度。其它可购得的过采样 DAC 在 80us 内稳定，但是INL 较差，大约为 240 ppm。 合成 DAC 通过结合两个较低分辨率的单片 DAC，有可能构成一个高分辨率的合成 DAC。请注意，粗略 DAC 的分辨率和精细 DAC 的范围需要重叠，以确保所有想要的输出电压都可实现。粗略 DAC 的准确度和漂移一般将限制合成 DAC 的最终准确度，因此要提高准确度，就需要对合成 DAC 转移函数的特性和软件进行校正。也可能需要频率校准，以校正随温度、时间、湿度和机械压力产生的变化导致的漂移。 电阻串 DAC 电阻串 DAC 采用具有 2N 个分接点的一系列电阻分压器，以实现 N 位分辨率。采用电阻串架构的单片 16 位 DAC 一般含有一个较低分辨率的电阻串 DAC 和一个范围较小的 DAC，范围较小的 DAC 用于插入串器件之间，以实现 16 位分辨率。这种串+内插器方法的一个优点是，DAC 输出具有固有的单调性，无需微调或校准。 这类 DAC 的基准输入阻抗一般很高 (50KΩ～ 300kΩ)，而且不受输入代码的影响，从而有可能使用一个非缓冲型基准。因为电阻串的输出阻抗随输入代码变化，所以大多数电阻串 DAC 含有集成的输出缓冲器放大器，以驱动电阻性负载。 尽管电阻串 DAC 的 DNL 本身非常好，但是 INL 由串联电阻器件的匹配决定，而且可能由于含有大量的独立器件而难以控制。直到最近，这类 DAC 的准确度一直限制在约±180ppm。最近的进步已经使得准确度提高到了±60ppm。例如，LTC2656 在 4mm x 5mm 封装中集成了 8 个 DAC 通道，在 16 位分辨率时具有±4LSB 的最大 INL。 阻性梯形或 R-2R 型 DAC 阻性梯形或 R-2R DAC 采用一种类似于图 2 所示的三端子结构，电阻器在 A 端和 B 端之间切换。请注意，A 端和 B 端上的阻抗与代码的相关性很高，而 C 端则具有一个固定阻抗。电阻器与开关的匹配情况将会影响这种结构的单调性和准确度。此类 DAC 一般经过修整或在出厂时经过校准，而且，具±1LSB INL 和 DNL 的单调 16 位阻性梯形电路 DAC 上市已有很长时间了。 电压输出 R-2R DAC 一种常见类型的 R-2R DAC 将C 端用作 DAC 输出电压，而 A 端连接到基准，B 端连接到地。输出阻抗相对于输入代码是恒定的，从而有可能以非缓冲方式驱动电阻负载。例如，LTC2641 16 位 DAC 能以非缓冲方式驱动 60kΩ负载，同时保持±1LSB 的 INL 和 DNL，并消耗不到 200μA 的电源电流。 这种方法的一个缺点是，基准阻抗随着输入代码大幅变化。由于 R-2R 梯形电路的本质，甚至DAC 输出电压中很小的变化也可能在基准电流中引起 1mA 或更大的阶跃变化。为此，必须由一个高性能放
数模转换器和模数转换器实验报告
实验报告 课程名称微机原理与接口技术 实验项目实验五 数/模转换器和模/数转换器实验实验仪器 TPC-USB通用微机接口实验系统 系别计算机系 专业网络工程 班级/学号 学生 _ 实验日期 成绩_______________________ 指导教师王欣
实验五数/模转换器和模/数转换器实验 一、实验目的 1. 了解数/模转换器的基本原理，掌握DAC0832芯片的使用方法。 2. 了解模/数转换器的基本原理，掌握ADC0809的使用方法。 二．实验设备 1.PC微机系统一套 2.TPC-USB通用微机接口实验系统一套 三．实验要求 1．实验前要作好充分准备，包括程序框图、源程序清单、调试步骤、测试方法、对运行结果的分析等。 2．熟悉与实验有关的系统软件（如编辑程序、汇编程序、连接程序和调试程序等）使用方法。在程序调试过程中，有意识地了解并掌握TPC-USB通用微机接口实验系统的软硬件环境及使用，掌握程序的调试及运行的方法技巧。 3．实验前仔细阅读理解教材相关章节的相关容，实验时必须携带教材及实验讲义。 四．实验容及步骤 （一）数/模转换器实验 1．实验电路原理如图1，DAC0832采用单缓冲方式，具有单双极性输入端(图中的Ua、Ub),编程产生以下锯齿波(从Ua和Ub输出，用示波器观察) 图1 实验连接参考电路图之一 编程提示： 1. 8位D/A转换器DAC0832的口地址为290H，输入数据与输出电压的关系为：
(UREF表示参考电压,N表示数数据)，这里的参考电压为ＰＣ机的＋５Ｖ电源。 2. 产生锯齿波只须将输出到DAC0832的数据由0循环递增。 3. 参考流程图（见图2）: 图2 实验参考流程图之一 （二）模/数转换器 1. 实验电路原理图如图3。将实验（一）的DAC的输出Ua，送入ADC0809通道1(IN1)。 图3 实验连接参考电路图之二 2. 编程采集IN1输入的电压,在屏幕上显示出转换后的数据(用16进制数)。编程提示： 1. ADC0809的IN0口地址为298H，IN1口地址为299H。 2. IN0单极性输入电压与转换后数字的关系为：
高精度数模转换器AD420及其与MSP430的接口技术
高精度数模转换器AD420及其与MSP430的接口技术 1 概述 AD420是ADI公司生产的高精度、低功耗全数字电流环输出转换器。AD420的输出信号可以是电流信号，也可以是电压信号。其中电流信号的输出范围为4mA~20mA，0mA~20mA或0mA~24mA，具体可通过引脚RANGE SELECTl，RANGE SELECT2进行配置。当需要输出电压信号时，它也能从一个隔离引脚提供电压输出，这时需外接一个缓冲放大器，可输出0V～5V，0V~10V，±5V或±10V电压。 AD420具有灵活的串行数字接口(最大速率可达3.3 Mb/s)，使用方便、性价比高、抑制干扰能力强，非常适合用于高精度远程控制系统。AD420与单片机的接口方式有2种：3线制和异步制。单片机系统通过AD420可实现连续的模拟量输出。其主要特点如下： ?宽泛的电源电压范围为12 V~32 V，输出电压范围为0V~-2.5 V； ?带有3线模式的SPI或Microwire接口，可采集连续的模拟输入信号，采用异步模式时仅需少量的信号线； ?数据输出引脚可将多个AD420器件连接成菊链型； ?上电初始化时，其输出最小值为0 mA，4 mA或O V； ?具有异步清零引脚，可将输出复位至最小值(0mA、4 mA或0V)； ?BOOST引脚可连接一个外部晶体管来吸收回路电流，降低功耗； ?只需外接少量的外部器件，就能达到较高的精度。 AD420采用24引脚SOIC和PDIP封装，表1是其引脚功能说明。
2 工作原理 在AD420中，二阶调节器用于保持最小死区。从调节器发出的单字节流控制开关电流源，两个连续的电阻电容装置进行过滤。电容为电流输出额外增加的器件。输出电流则简单显示为4 mA～20 mA，OmA～20mA或0mA～24mA。AD420采用BiCMOS工艺，能够适合高性能的低电压数字逻辑和高电压模拟电路。
AD(模数转换器)选型
AD（模数转换器）选型： TI/BB公司ADC产品： 【ADS7812】1通道，12位，串行接口，低功耗，SOIC封装； 【AMC7820】8通道，12位，串行接口，100kHz 采样速率，TQFP封装； 【TLC2558】8通道，12位，串行接口，400KSPS，5V供电，0－Ref输入，SOIC封装； 【TLV2543】11通道，12位，串行接口，低功耗，DIP封装； 【TLC2543】11通道，12位，串行接口，DIP封装； 【ADS7869】12通道，12位，串行/并行接口，TQFP封装； 【TLC3548】8通道，14位，串行接口，200KSPS，5V供电，0－Ref输入，SOIC封装； 【ADS8320】1通道，16位，串行接口，高速，2.7V-5.5V，MSOP封装；【ADS8321】1通道，16位，串行接口，高速，MSOP封装； 【ADS8505】1通道，16位，并行接口，250-KSPS，SSOP封装； 【ADS8509】1通道，16位，串行接口，250Ksps，SSOP封装； 【ADS7809】1通道，16位，串行接口，100Ksps，5V供电，SOIC封装； 【ADS8342】4通道，16位，并行接口，250Ksps，输入范围-2.5－2.5，TQF P封装； 【ADS8345】8通道，16位，串行接口，串行，SSOP封装； 【ADS1241】4通道，24位，串行接口，SSOP封装； 【ADS7835】1通道，24位，串行接口，高速，低功耗AD转换器，MSOP封装； 详细内容，请访问：https://www.360docs.net/doc/4218479533.html,查看
AD公司ADC产品： 【AD7864】4通道，12位，并行接口，高速同时采样，单电源，TQFP封装； 【AD7865】4通道，14位，并行接口，高速同时采样，单电源，TQFP封装； 【AD677 】1通道，16位，串行接口，100KSPS，DIP封装； 【AD7612】1通道，16位，并行/串行，750KSPS，单级/双级输入，DIP封装； 【AD7715】1通道，16位，串行接口，3V供电，DIP封装； 【AD974 】4通道，16位，串行接口，单电源，200KSPS，DIP封装； 【AD976 】4通道，16位，串行接口，单电源，200KSPS，±10V输入，DIP 封装； 【AD7710】2通道，24位，串行接口，输入可编程增益，SOIC封装； 详细内容，请访问：https://www.360docs.net/doc/4218479533.html,查看。 MAXIM公司ADC产品： 【MAX156】4通道，8位，并行接口，高速，电压基准，DIP封装； 【MAX158】8通道，8位，并行接口，高速，电压基准，DIP封装； 【MAX160】1通道，8位，并行接口，＋5V，±5、10 输入范围，4μs，DIP 封装； 【MAX176】1通道，12位，串行接口，250ksps，电压基准，DIP封装； 【MAX187】1通道，12位，串行接口，+5V，低功耗，DIP封装； 【MAX163】1通道，12位，并行接口，5V输入，采样率100k，电压基准，D IP封装； 【MAX167】1通道，12位，并行接口，±2.5V输入，采样率100k，电压基准，DIP封装； 【MAX144】2通道，12位，串行接口，+3V/5V，低功耗，108ksps，DIP封装；
模数转换器ADC0809应用原理
AD0809应用原理－－很全面的资料 1. 0809的芯片说明： 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。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。 （1）ADC0809的内部逻辑结构 由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当O E端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。 （2）．引脚结构 IN0－IN7：8条模拟量输入通道
如下图所示，从ADC0809的通道IN3输入0－5V之间的模拟量，通过ADC0809转换成数字量在数码管上以十进制形成显示出来。ADC0809的VREF接＋5V电压。 4．电路原理图 5.程序设计： （1）．进行A/D转换时，采用查询EOC的标志信号来检测A/D转换是否完毕，若完毕则把数据通过P0端口读入，经过数据处理之后在数码管上显示。 （2）．进行A/D转换之前，要启动转换的方法： ABC＝110选择第三通道 ST＝0，ST＝1，ST＝0产生启动转换的正脉冲信号 . （3）. 关于0809的计算： ad0809是根据逐位逼近的方法产生数据的。。 参考电压为0-5V的话。以0809八位255的转换精度每一位的电压值为(5-0)/255≈0. 0196V 设输入电压为X则： X-27*0.0196>=0则AD7=1否则AD7=0。 X-26*0.0196>=0则AD6=1否则AD6=0。 X-20*0.0196>=0则AD0=1否则AD0=0。 （27指2的7次方。26-------20同理） 若参考电压为0-1V (1-0)/255≈0.0039V精度自然高了。。可测量范围小了。 1）汇编源程序： CH EQU 30H DPCNT EQU 31H DPBUF EQU 33H GDATA EQU 32H ST BIT P3.0
基本模数转换器(ADC)的设计
《数字逻辑电路分析与设计》课程 项目 实施报告 题目(A)：基本模数转换器（ADC）的设计 组号： 8 任课教师：。。。 组长：。。。。 成员：。。。。 成员：。。。 成员：。。。 成员：。。。 联系方式：。。。 二零一四年十月二十五日
基本模数转换器（ADC ）的设计 一．设计要求 （1） 设计一个每单次按下按钮，就能够实现数模转换的电路，并用LED 显示对应输入模拟电压（0—3V ）的等级，当输入电压>3V 后，有“溢出”显示。 （2） 功能模块如图： （3） 图中的“模数转换”为本教材第六章的并行ADC 转换电路。在此基础上自行设计按键、LED 显示、模拟电压调节等模块，实现单次模数转换的功能。 模拟电压 调节模数转换LED 显示 按键 5V 电源
自行设计溢出标记的显示。 （4） 本电路的测试方法是，通过一个电位器对电源电压连续分压，作为ADC 的输入电压，每按下一次按键时，ADC 电路进行一次ADC 转换，并将转换的结果用数码管显示出来。注意不要求显示实际的电压值，仅显示模拟电压的量化等级。 二．电路原理图 LED 显示
三．设计思路 根据题目要求，我们的电路本应分五个个模块，但实验室缺少8-3编码器不能实现转化，所以只能有四个一下模块：模拟电压调节；比较电路；记忆模块；LED显示。模拟电压的调节可以用划变电阻来调节电压，理想中数模转化模块应由比较器，D触发器和编码器来实现，在我们的实际电路中我们只用了前两者。最终我们用LED的亮灭来显示结果。 具体原理叙述如下： 在比较电压时，将参考电压V ref经电阻分压器产生一组不同的量化电平V i：v1=1/16V ref，v2=3/16V ref，v3=5/16V ref ，v4=7/16V ref ，v5=9/16V ref ，v6=11/16V ref ，v7=13/16V ref ，v8=15/16V ref ，这些量化电平分别送到相应lm339比较器的反相输入端，而输入电压V同时作用于lm339比较器的同相输入端。 当V大于V i时，第i个比较器输出状态1，即高电平；反之，比较器输出状态0，即低电平。比较器的输出加到D触发器的输入端，在时钟脉冲CP的作用下，把比较器的输出存入触发器，得到稳定的状态输出Q，再由LED的亮暗状态显示，高电平则亮，低电平就暗。 当V≥15/16 V ref的时候，即Ｖ超过该转换器的最大允许的输入电压的时候产生“溢出”，我们使用了一个红色的报警LED亮作为显示。 此外，鉴于会因为按键时间的长短不一而造成的脉冲不整齐的问题，需要
多通道高精度模数转换器AD7718 原理与应用
多通道高精度模数转换器AD7718原理与应用 解放军信息工程大学信息工程学院六系（450002）陈铖武安河 摘要：本文从外部引脚和内部可编程寄存器两方面讲解了多通道高精度模数转换器AD7718，并通过一个24bits分辨率的数据采集电路介绍了AD7718的应用。 关键词：模数转换器 AD7718 数据采集 The Principle And Application Of 10-Channel 24-Bit Resolution Σ-Δ ADCs AD7718 Institute of Information Engineering, Information Engineering University of PLA, Zhengzhou 450002,China Chen Cheng, Wu AnHe Abstract: The AD7718 is a 10-channel 24-bit resolution Σ-ΔAnalog To Digital Converter. This paper presents firstly its pin and consist, and then designs a data acquisition scheme. Key Words: ADC, AD7718, Data Acquisition 1 概述 在低频测量应用中，AD7718是一个单电源供电（+3V或+5V）的完整前端。其内部结构如图1所示。从图中可以看出片内有一个带PGA（Programmable Gain Amplifier，可编程增益放大器）的Σ-Δ型ADC（Analog to Digital Converter，模数转换器）。ADC的分辨率为24 bits ，PGA的范围为20~27，8档可编程。所以，AD7718能直接转换范围在20mV~2.56V之间的输入信号而无须信号调理电路。AD7718片内还有一个多路开关MUX，可以将模拟输入配置成4或5通道差分输入，也可以配置成8或10通道伪差分输入。AD7718需要外接32KHZ晶体，片内PLL通过它产生所需要的工作时钟。 图1 AD7718的内部功能框图
高速模数转换器(ADC)的INL DNL测量
高速模数转换器(ADC)的INL/DNL测量 摘要：尽管积分非线性和微分非线性不是高速、高动态性能数据转换器最重要的参数，但在高分辨率成像应用中却具有重要意义。本文简要回顾了这两个参数的定义，并给出了两种不同但常用的测量高速模数转换器(ADC)的INL/DNL的方法。 近期，许多厂商推出了具有出色的静态和动态特性的高性能模数转换器(ADC)。你或许会问，“他们是如何测量这些性能的，采用什么设备?”。下面的讨论将聚焦于有关ADC两个重要的精度参数的测量技术：积分非线性(INL)和微分非线性(DNL)。 尽管INL和DNL对于应用在通信和高速数据采集系统的高性能数据转换器来讲不算是最重要的电气特性参数，但它们在高分辨率成像应用中却具有重要意义。除非经常接触ADC，否则你会 很容易忘记这些参数的确切定义和重要性。因此，下一节给出了这些定义的简要回顾。 INL和DNL的定义 DNL误差定义为实际量化台阶与对应于1LSB的理想值之间的差异(见图1a)。对于一个理想ADC，其微分非线性为DNL = 0LSB，也就是说每个模拟量化台阶等于1LSB (1LSB = V FSR/2N，其中 V FSR为满量程电压，N是ADC的分辨率)，跳变值之间的间隔为精确的1LSB。若DNL误差指 标≤ 1LSB，就意味着传输函数具有保证的单调性，没有丢码。当一个ADC的数字量输出随着模拟输入信号的增加而增加时(或保持不变)，就称其具有单调性，相应传输函数曲线的斜率没有变号。DNL指标是在消除了静态增益误差的影响后得到的。具体定义如下： DNL = |[(V D+1- V D)/V LSB-IDEAL - 1] |，其中0 < D < 2N - 2 V D是对应于数字输出代码D的输入模拟量，N是ADC分辨率，V LSB-IDEAL是两个相邻代码的理 想间隔。较高数值的DNL增加了量化结果中的噪声和寄生成分，限制了ADC的性能，表现为 有限的信号-噪声比指标(SNR)和无杂散动态范围指标(SFDR)。
模数转换器(ADC)的几种主要类型
模数转换器(ADC)的几种主要类型 现在的软件无线电、数字图像采集都需要有高速的A/D采样保证有效性和精度，一般的测控系统也希望在精度上有所突破，人类数字化的浪潮推动了A/D转换器不断变革，而A/D转换器是人类实现数字化的先锋。A/D转换器发展了30多年，经历了多次的技术革新，从并行、逐次逼近型、积分型ADC，到近年来新发展起来的∑-Δ型和流水线型ADC，它们各有其优缺点，能满足不同的应用场合的使用。 逐次逼近型、积分型、压频变换型等，主要应用于中速或较低速、中等精度的数据采集和智能仪器中。分级型和流水线型ADC主要应用于高速情况下的瞬态信号处理、快速波形存储与记录、高速数据采集、视频信号量化及高速数字通讯技术等领域。此外，采用脉动型和折叠型等结构的高速ADC，可应用于广播卫星中的基带解调等方面。∑-Δ型ADC主应用于高精度数据采集特别是数字音响系统、多媒体、地震勘探仪器、声纳等电子测量领域。下面对各种类型的ADC作简要介绍。 1．逐次逼近型 逐次逼近型ADC是应用非常广泛的模/数转换方法，它包括1个比较器、1个数模转换器、1个逐次逼近寄存器（SAR）和1个逻辑控制单元。它是将采样输入信号与已知电压不断进行比较，1个时钟周期完成1位转换，N位转换需要N个时钟周期，转换完成，输出二进制数。这一类型ADC的分辨率和采样速率是相
互矛盾的，分辨率低时采样速率较高，要提高分辨率，采样速率就会受到限制。 优点：分辨率低于12位时，价格较低，采样速率可达1MSPS；与其它ADC相比，功耗相当低。 缺点：在高于14位分辨率情况下，价格较高；传感器产生的信号在进行模/数转换之前需要进行调理，包括增益级和滤波，这样会明显增加成本。 2．积分型ADC 积分型ADC又称为双斜率或多斜率ADC，它的应用也比较广泛。它由1个带有输入切换开关的模拟积分器、1个比较器和1个计数单元构成，通过两次积分将输入的模拟电压转换成与其平均值成正比的时间间隔。与此同时，在此时间间隔内利用计数器对时钟脉冲进行计数，从而实现A/D转换。 积分型ADC两次积分的时间都是利用同一个时钟发生器和计数器来确定，因此所得到的D表达式与时钟频率无关，其转换精度只取决于参考电压VR。此外，由于输入端采用了积分器，所以对交流噪声的干扰有很强的抑制能力。能够抑制高频噪声和固定的低频干扰（如50Hz或60Hz），适合在嘈杂的工业环境中使用。这类ADC主要应用于低速、精密测量等领域，如数字电压表。 优点：分辨率高，可达22位；功耗低、成本低。
高速数模转换器的设计思路
高速数模转换器的设计思路及应用考虑(上) 北京市英赛尔器件集团(100044)高工 中国科学院长春物理研究所(130021)徐健 摘要：在分析影响高速数模转换器的主要问题(毛刺和无杂散动态范围)基础上，总结出四种基本电路结构的设计思路及应用考虑。 关键词：毛刺无杂散动态范围全译码式DAC 分段式DAC 插值式DAC 1 概述 随着通信事业、多媒体技术和数字化设备的飞速发展，促进了高速(一般指更新速率大于1MS PS)数模转换器(DAC)有了长足进步，牵动着DAC制造商研制出许多新结构、新工艺及各种特殊用途的高速DAC。譬如用于通信系统信号发送信道的TxDAC,用于CRT光栅扫描系统的Video DAC,用于CD唱机再现音频信号的Audio DAC。有些Video DAC内部含有调色板存储器并且 具备图形显示系统常用功能的DAC又称作RAMDAC。高速DAC的应用领域主要有三个方面：(1)数字化仪器，包括波形重建和任意波形发生器；(2)直接数合成(DDS)，包括接收器本机振荡器、跳频无线电设备、通信系统、正交调制(QAM)系统和雷达系统；(3)图形显示系统，包括失量扫描和光栅扫描。为了满足高速DAC 上述应用领域的要求，提高DAC的动态技术指标，美国模拟器件公司(ADI)在DAC电路结构上做了一系列改进，研制出带SHA式DAC、全译码式DAC，分段式DAC以及插值式DAC。本文通过对高速DAC的设计思路及应用考虑做简单综述，希望能对读者应用高速DAC有所裨益。 2 影响高速DAC的主要问题 2 1 主要动态技术指标 高速DAC的主要动态(或交流)技术指标： 建立时间(settling time),通常指DAC从数字输入变迁(通常从半满度即50%点，例如从011…11到100…00)开始到达并保持在规定终值附近的误差带(一般为±1/2LSB)所需要的时间。 输出更新速率(output update rate)，指从数据寄存器精确地向DAC传输数据的速率，但并不意味着这个速率能达到规定位数的精度。无杂散动态范围(SFDR)，指在规定带宽范围内，DAC输出信号幅度的有效值与峰值杂散信号的有效值之差，通常用分贝(dB)表示。 总谐波失真(THD)，指DAC输出前6次谐波总有效值与输入信号(基波)有效值之比，可用百分比表示，也可用分贝(dB)表示。毛刺脉冲(glitch impulse)，指由于DAC的开关时间不对称引起的讨厌的瞬变，它是影响高速DAC的关键指标。 2 2 毛刺的产生机理、性质及其表示方法 近年来DAC制造商一直围绕如何消除或减小毛刺脉冲的影响研制出不同结构的高速DAC，所以有必要清楚地了解毛刺脉冲的成因、性质及其表示方法。当DAC的输入发生变迁(即从一个数码跳变到另一个数码)时，理想情况下DAC的输出波形应该是单调地变化，如图1a所示，实际上会出现类似正脉冲、负脉冲或两者都出现(见图1b，c)。
TLC549模数转换器的控制实验
A/D芯片TLC549的转换与数据采集实验 1、实验目的 (1) 掌握A/D转换与单片机的接口方法； (2)掌握A/D芯片TLC549的编程方法； (3)掌握数据采集程序的设计方法； 2、实验内容 利用实验开发装置上的TLC549做A/D转换器，对电位器提供的模拟电压信号进行定时采样，结果在数码管上进行显示。 3、I/O地址 A/D转换芯片 TLC549 CLK P1.5 时钟位 DAT P1.7 数据位 CS P1.6 选片位 4、实验线路 将TLC549的CLK接P1.5、DAT接P1.7、CS接P1.6，将模拟电压输入端连到电位器的电压输出端，并接万用表进行输入电压测量。 5、实验步骤 在PC机输入源程序并汇编，然后下载到单片机上，进行调试。 调节电位器，电压从0V到5V变化，记录数码管的显示数值。记录到表中。
6、实验报告 (1) 整理好实验程序和实验记录,进行数据处理分析并做图。 (2) 数据采集中，如何实现精确的定时数据采集？ (3) 数码管动态扫描显示程序设计中，显示刷新的时间如何确定？ TLC549实验程序 #include "reg52.h" #include
高精度模数转换器(ADC)
Σ-Δ转换器的特点是将绝大多数的噪声从动态转移到阻态，因而Σ-Δ转换器通常被用于对成本与精度有要求的低频场合。CS1232是芯海科技公司自主设计的一款高精度模数转换器(ADC),采用先进的3阶Σ-Δ 转换技术，可用于低电平、高精度测量，尤其适用于衡器领域，软件和硬件上不需要做任何修改，即可完全兼容于TI公司的ads1232。 CS1232的有效精度达到23.5位,可以在3.3V-5.5V的电压范围内正常工作，工作电压范围宽，并且内置4.9152M晶振，无需外部提供时钟信号，如果同时运行多个芯片，还可以使用外部时钟。通过控制PDWN引脚为低电平，可以使芯片进入掉电工作模式，功耗电流仅1μA。片内有两路差分通道，可用于多通道测量。片上内置低噪声的仪用放大器，最高128倍，可以直接测量幅度较小的微小信号。输出速度可以选择10Hz或80Hz，采用10Hz的数据速率时，可拟制50Hz和60Hz的干扰信号。CS1232的增益温漂约2pp/℃,并内置温度传感器，可以监测环境温度。 关键特性及结构 CS1232包括一个高性能Σ-ΔADC、低噪声放大器(PGA)、多路复用器、时钟、校准寄存器和串行外围接口，图1为CS1232的内部结构图。 CS1232内置一路Σ-Δ ADC，ADC采用三阶Σ-Δ调制器，通过低噪声仪用放大器结构实现PGA放大，PGA=1时，有效分辨率23.5位；PGA=128时，有效分辨率可达21位,内部放大器具有低噪声、低温漂等优点。CS1232的参数配置都通过外部引脚控制，无需寄存器编程。 图1: CS1232的内部结构图。 典型应用设计 传统的精密数据转换器解决方案不能兼备低噪声和低功耗的特性，而CS1232因为具有功耗低、噪声小、温漂系数小等特点，特别适合于衡器仪表、电子天平、数字传感器等小信号测量领域。图2给出了CS1232的仪表方案典型应用电路。 图2：采用CS1232的仪表方案典型应用电路。 图2中的传感器是电阻应变式传感器。根据电阻应变式传感器的原理，四片应变片构成全桥桥路，在电桥供电端施加恒定的直流电压，则电桥输出端的电压将与其上所承受的压力成正比，由此可根据输
逐次逼近型模数转换器基本原理
逐次逼近型模数转换器基本原理 逐次逼近型模数转换器一般由顺序脉冲发生器、逐次逼近寄存器、数模转换器和电压比较器等几部分组成，其原理框图如图11-3所示。 图11-3 逐次逼近型模数转换器的原理框图 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。这个数码被数模转换器转换成相应的模拟电 压，送到比较器中与进行比较。若＞，说明数字过大了，故将最高位的 1清除；若＜，说明数字还不够大，应将最高位的1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。 可见逐次逼近转换过程与用天平称量一个未知质量的物体时的操作过程一样，只不过使用的砝码质量一个比一个小一半。 能实现图11-3所示方案的电路很多。图11-4所示电路是其中的一种，这是 一个四位逐次逼近型模数转换器。图中四个JK触发器～组成四位逐次逼 近寄存器；5个D触发器～接成环形移位寄存器(又称为顺序脉冲发生器)， 它们和门～一起构成控制逻辑电路。 图11-4 四位逐次逼近型模数转换器
现分析电路的转换过程。为了分析方便，设D/A转换器的参考电压为=+8 V，输入的模拟电压为=4.52 V。 转换开始前，先将逐次逼近寄存器的四个触发器～清零，并把环形计数器的状态置为00001。 第1个时钟脉冲C的上升沿到来时，环形计数器右移一位，其状态变为10000。 由于，均为0，于是触发器被置1，和被置0。 所以，这时加到D/A转换器输入端的代码为1000，D/A转换器的输出电压为 和在比较器中比较，由于＜，所以比较器的输出电压为。 第2个时钟脉冲C的上升沿到来时，环形计数器又右移一位，其状态变为 01000。这时由于，，均为0，于是触发器的1保留。 与此同时，的高电平将触发器置1。所以，这时加到D/A转换器输入端的 代码为1100，D/A转换器的输出电压为 和在比较器中比较，由于＞，所以比较器的输出电压为。 第3个时钟脉冲C的上升沿到来时，环形计数器又右移一位，其状态变为 00100。这时由于，，均为0，于是触发器的1保留， 而被置0。与此同时，的高电平将置1。所以，这时加到D/A转换器输入端的代码为1010，D/A转换器的输出电压为 和在比较器中比较，由于＞，所以比较器的输出电压为。 第4个时钟脉冲C的上升沿到来时，环形计数器又右移一位，其状态变为00010。 这时由于，，均为0，于是触发器、的状态保持不变， 而触发器被置0。与此同时，的高电平将触发器置1。所以，这时加到