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[導(dǎo)讀]A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度等。選擇A/D轉(zhuǎn)換器時(shí),除考慮這兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)外,還應(yīng)注意滿足其輸入電壓的范圍、輸出數(shù)字的編碼、工作溫度范圍和電壓穩(wěn)定度等

A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度等。選擇A/D轉(zhuǎn)換器時(shí),除考慮這兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)外,還應(yīng)注意滿足其輸入電壓的范圍、輸出數(shù)字的編碼、工作溫度范圍和電壓穩(wěn)定度等方面的要求。

1. 轉(zhuǎn)換精度
單片集成A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度是用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來描述的。

(1) 分辨率
A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率以輸出二進(jìn)制(或十進(jìn)制)數(shù)的位數(shù)來表示。它說明A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號的分辨能力。從理論上講,n位輸出的A/D轉(zhuǎn)換器能區(qū)分2n個(gè)不同等級的輸入模擬電壓,能區(qū)分輸入電壓的最小值為滿量程輸入的1/2n。在最大輸入電壓一定時(shí),輸出位數(shù)愈多,分辨率愈高。例如A/D轉(zhuǎn)換器輸出為8位二進(jìn)制數(shù),輸入信號最大值為5V,那么這個(gè)轉(zhuǎn)換器應(yīng)能區(qū)分出輸入信號的最小電壓為9.53mV。

(2) 轉(zhuǎn)換誤差
轉(zhuǎn)換誤差通常是以輸出誤差的最大值形式給出。它表示A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別。常用最低有效位的倍數(shù)表示。例如給出相對誤差≤±LSB/2,這就表明實(shí)際輸出的數(shù)字量和理論上應(yīng)得到的輸出數(shù)字量之間的誤差小于最低位的半個(gè)字。

2.轉(zhuǎn)換時(shí)間
轉(zhuǎn)換時(shí)間是指A/D轉(zhuǎn)換器從轉(zhuǎn)換控制信號到來開始,到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字信號所經(jīng)過的時(shí)間。A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間與轉(zhuǎn)換電路的類型有關(guān)。不同類型的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度相差甚遠(yuǎn)。其中并行比較A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度最高,8位二進(jìn)制輸出的單片集成A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間可達(dá)到50ns以內(nèi),逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器次之,它們多數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間在10~50μs以內(nèi),間接A/D轉(zhuǎn)換器的速度最慢,如雙積分A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間大都在幾十毫秒至幾百毫秒之間。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)從系統(tǒng)數(shù)據(jù)總的位數(shù)、精度要求、輸入模擬信號的范圍以及輸入信號極性等方面綜合考慮A/D轉(zhuǎn)換器的選用。

3.例題
某信號采集系統(tǒng)要求用一片A/D轉(zhuǎn)換集成芯片在1s(秒)內(nèi)對16個(gè)熱電偶的輸出電壓分時(shí)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。已知熱電偶輸出電壓范圍為0~0.025V(對應(yīng)于0~450oC溫度范圍),需要分辨的溫度為0.1oC,試問應(yīng)選擇多少位的A/D轉(zhuǎn)換器,其轉(zhuǎn)換時(shí)間是多少?
解:對于0~450oC溫度范圍,信號電壓為0~0.025V,分辨溫度為0.1oC,這相當(dāng)于的分辨率。12位A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率為 ,所以必須選用13位的A/D轉(zhuǎn)換器。

系統(tǒng)的取樣速率為每秒16次,取樣時(shí)間為62.5ms。對于這樣慢速的取樣,任何一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器都可達(dá)到??蛇x用帶有取樣-保持(S/H)的逐次比較A/D轉(zhuǎn)換器或不帶S/H的雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器均可。

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