双积分A/D 转换技术

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摘要:双积分是一种常用的转换技术, 具有精度高, 抗干扰能力强等优点。本文介绍了双积分A/D 转换技术的原理,及其用51单片机和通用分立器件构成的双积分A/D转换器。

Abstract: Double integral is a kind of common conversion technology, with high precision, strong anti-jamming capability, etc. The paper introduces the principle of dual-slope A/D conversion technology, dual-slope A/D converter constituted with 51 SCM and general discrete form.

关键词:双积分A/D转换器;单片机;定时器

Key words: dual-slope A/D converter; SCM; the timer

中图分类号:TN702 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)14-0045-01

0引言

双积分是一种常用的A/D 转换技术,具有转换精度高,抗串模干扰能力强等优点,适于作为低速A/D 转换器。而市场上专用的A/D 转换高精度芯片价格较高,也增加了产品或系统设计成本。介绍一种以PIC单片机为例(或其它带有捕捉比较功能的单片机),利用其内部16 位捕捉功能,通过软件配合构成的双极性、高精度、低成本A/D 转换器,同时也简述了其应用技巧。

1双积分A/D 转换的工作原理

双积分A/D 转换器由模拟开关、积分器、比较器、时钟脉冲及控制电路等组成。转换过程需要进行两次积分。

第一次采样阶段积分: 对输入模拟信号Usr(设为正值)进行定时积分,积分电容充电时间为T1=N1×Tc。Tc为计数脉冲,计数值为N1。

第二次测量阶段积分: 对基准参考电压Uref(设为负值)进行定值积分,积分电容放电时间为T2a=N2a×Tc、计数值为N2a。积分结果满足:

==(1)

化简为:==Ka(2)

式(2)中Ka定义为转换系数,它与N2a、N1的比值有关,当Uref等于最大的输入电压Usrmax时,在Usr的量程范围内Ka=0～1。

251单片机和通用分立器件构成的双积分A/D转换器

51系列单片机具有两个以上16位双通道定时器(TIME0和TIME1),每个通道可选择为输入捕获方式来测量脉宽。我们用片内16位的定时器外接运放、比较器实现双积分A/D转换。原理图如图1所示(电源和5

1单片机电路同常规电路),TL082是JFETINPUT运放;LM358作为比较器;MC4066是多路开关。51单片机P1口的P10、P11、P12作为输出,控制MC4066多路开关的输入选择;INT0作为中断输入口,捕捉LM358比较器的输出电平跳变。C1为积分电容,常取0.22μF左右的聚丙烯电容,R2为积分电阻,可取500k左右,U2A为积分运放,U2A、C1、R2构成了积分器,U2B是过零检测运放。VIN为输入电压,VREF为基准电压,AGND为转换器的参考零点。VREF和参考零点以R9、R10、R11分压产生。

测量前,TK3=1、TK2=0、TK1=0,打开U1C、U1D模拟开关,使积分器输入等于AGND,进入调零阶段,第一次启动转换的时间为300ms;启动以后调零时间为40ms。开始转换时,TK3=0、TK2=0、TK1=1,积分器输入接至输入电压,使VIN通过积分电阻R2向C1充电,设积分时间为T。然后,将TK3=0、TK2=1、TK1=0,即积分器输入接至基准电压VREF,电容C1开始通过R2向VREF逆向放电。当运放的输出低于C2电容电压时,比较器输出反转。然后,TK3=1、TK2=0、TK1=0,打开U1C、U1D模拟开关,又进入调零阶段。设逆向充电的时间为t,则有

VIN-AGND=t/T×(VREF-AGND)

上式中VIN是被测电压,T是正向积分时间,t是反向积分时间,VREF是基准参考电压,AGND是转换器的参考零点。积分器输出波形如图2所示。

3结束语

积分式A/D 转换器由于转换精度高,而且转换过程是对输入电压的平均值进行变换,所以具有很强的抗工频干扰能力。

参考文献:

[1]姚竞红.电路分析课程的教学改革与实践.浙江万里学院学报,2007,(3):146-147.

[2]梁贵书.电路理论全方位教学改革与实践[J].北京:中国电力教育,2007,(1).

[3]于荣贤等.浅议《电工与电子基础》精品课程建设[J].中国高职高专教育,2006,(7).

[4]吕玫.高职《电路基础》课程改革与实践[J].湖南工业职业技术学院学报,2006,6,(4):134.