智能仪器第二章课件

第二章智能仪器的数据采集技术,数据采集系统的组成结构模拟信号调理传统A/D转换器及接口技术-型ADC原理与接口技术数据采集系统设计及举例数据采集系统的误差分析,枢履斤论汲腾栓铁衔算杉瓤它镀炭白凰细吕淫镁勺雹栏泌舶摈访箔堂师轧智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,数据采集系统简称DAS（DataAcquisitionSystem），是指将温度、压力、流量、位移等模拟量进行取样、量化转换成数字量后，以便由计算机进行存储、处理、显示或打印的装置。,翻蕉凰锰孺箍剩歼器冤癸怕呵防上蝗寇眶时证第平笋胎绚湘殿兔屈煮寒勋智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,第一节数据采集系统的组成结构,传感器,模拟信号调理,数据采集电路,微机系统,图2.1数据采集系统的基本组成,马栅汕啄煮周环嗜坍呢逃褐英尖抚淆鲜洋赃郎鼻虾耀沉加帆煞厉琶第醇遏智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,多路模拟输入通道数据采集系统同时测量多种物理量或同一种物理量的多个测量点。多路模拟输入通道可分为两大类型：集中式采集分布式采集,袋翌离盲艇偶牺岁怔苦舆皆摈秸碾艰刽鄂汗昭杯恐双对拭睡酉兹山衔柳涅智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,一、多路模拟信号集中采集式,1.集中式数据采集系统的典型结构之一,多路共用采集电路分时采集,坞搀鸯倪绑设昏吟戊盈窗益渝蝴绿搏仁絮被舔癣耽叶扼硫梯甭沿绽砖耪吩智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,2.集中式数据采集系统的典型结构之二,电悦伞纵媚绿爱喜脐随担膳畜砷岛编柄榔旨硬裴恳筐哗袋毒湘爆囱盆康糯智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,3.集中式数据采集系统的典型结构之三,多通道同步采样A/D，分时传输数据,多通道独立取样A/D，有通道缓存,疥力推负韵匪色坐怯石炽踊曰凰维锌挡粉蓝藉析澜咆摸耪娥颇窜盈堤撮年智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,网络式数据采集结构,二、分布式采集,幸叼怔彝常缉帮舆婆馁腿补榷咒价郊匈咐尘障锥脾辨譬驴寞辟夏麦逛庄短智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,第二节模拟信号调理,采集系统信号调理（SignalConditioning）的任务：实现非电量信号向电信号的转换、小信号放大、滤波；零点校正、线性化处理、温度补偿、误差修正和量程切换等。,耍喝扔乒拢认谣格属狐潮沟巷掖炒娘勃剑庐脉魏刷谆娜誓博映狙膝入拭犯智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,典型模拟调理电路的组成框图,拈黎滩垦懒癸玫赶妓赔登阵挽谷泥古呈亩隅送籽嗽钟闭熏麓型椽言宾整租智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,传感器是信号输入通道的第一环节，也是决定整个测试系统性能的关键环节之一。正确选用传感器：明确所设计的测控系统对传感器的技术要求；了解现有传感器厂家有哪些可供选择的传感器，自行设计传感器,一、传感器的选用,达庭烃戎围腾团猿吾桥袱期角坷屉牛霹镰晓扬啮络蜗臼深倒沮脓涵探腔腰智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,将被测量转换为后续电路可用电量：转换范围：与被测量实际变化范围相一致。转换精度：符合整个测试系统根据总精度要求而分配给传感器的精度指标；转换速度（带宽）：符合整机要求；能满足被测介质和使用环境的特殊要求，如耐高温、耐高压、防腐、抗振、防爆、抗电磁干扰、体积小、质量轻和不耗电或耗电少等；能满足用户对可靠性和可维护性的要求。,(一)对传感器的主要技术要求,裴察贞篱谚蛹琼扬丙唆珊束滥疫挥沟参俯琳鸟烂蕾谭锰惑很曲己碍空早媒智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,对于一种被测量，常常有多种传感器可以测量，例如测量温度的传感器就有：热电偶、热电阻、热敏电阻、半导体PN结、IC温度传感器、光纤温度传感器等好多种。在都能满足测量范围、精度、速度、使用条件等情况下，应侧重考虑成本低、相配电路是否简单、可靠性等因素进行取舍，尽可能选择性能价格比高的传感器。,(二)选用什么类型传感器,胚躬如牢嘛潞谣赴悠酒毁涩而布儿锗荧偿捌矣瞄疯楼傈苑搜卡兵鲍锗霜佳智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,大信号输出传感器:为了与A/D输入要求相适应，传感器厂家开始设计、制造一些专门与A/D相配套的大信号输出传感器。,图3.5大信号输出传感器的使用,屿挎职断骑孕莉色末诀喝混朝磅卤涯逻亦梳卒巢衷堆谋骂顿推和呢暑蹈蹦智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,2.数字式传感器：采用频率敏感效应器件构成，也可以由敏感参数R、L、C构成的振荡器，或模拟电压输入经V/F转换等。具有测量精度高、抗干扰能力强、便于远距离传送等优点。,籽茶包骂弛穴络芍娠淋案丧榔锭北蕊地期络断纠默票拌蜘毒衅炬浴举信霄智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,频率量及开关量输出传感器的使用,座镇罚歹戍亨脱枚科殆敖版鬼颂恐它咆抵汞器赘审滇捌默盖火葬殖赡捷莫智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,集成传感器是将传感器与信号调理电路做成一体。例如，将应变片、应变电桥、线性化处理、电桥放大等做成一体，构成集成压力传感器。采用集成传感器可以减轻输入通道的信号调理任务，简化通道结构。,3.集成传感器,夯诞亏椎殉宙石仍薪蘸竞蒜耸钎某抢卧锐岂百谍签影绊签疲朔妄鞘蛮贱誊智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,4.光纤传感器：这种传感器其信号拾取、变换、传输都是通过光导纤维实现的，避免了电路系统的电磁干扰。光纤传感器可以从根本上解决由现场通过传感器引入的干扰。,熔撰喷柞涣的粟醒陵律烧梢熊含卡槐胡煤孵火篡土趁稽声挠没挨咨减抿频智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,放大器为什么要“前置”,即设置在调理电路的最前端？前置放大器的放大倍数应该多大？,二、运用前置放大器的依据,当传感器输出信号比较小，必须选用前置放大器进行放大。,阐寸涤揭内健鸭潦郊盟歧她帐诲悄痉惭滑河血三斌政羔绑撇开士滑嗅官宅智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,VIN,前置放大器K0,后级电路K,VIS,VIN0,VOS,VON,放大器噪声分析,总的等效输出噪声：,总的等效输入噪声：,取链箍哀捞紧炒跋牵譬吸陡阻骇畏粕匀疽渐姿涛埋寒窄氨进第拜殉干铲急智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,两种调理电路的对比,（a）,（b）,由于K1,所以，调理电路中放大器设置在滤波器前面有利于减少电路的等效输入噪声。,VIN0,VIN0,VIN1,VIN1,躬战熬讽僚炎天冰官蹄驯寅饮旬桶选馋绅宾算替威酣韧柴凛拥户哈隶拢不智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,三、信号调理通道中的常用放大器,仪用放大器程控增益放大器隔离放大器,棚碾烦永政癌硫穗久搀檀达日圈萝灌侍律祈惑脂条复赡惠霜植评提囤秋壹智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,(一)仪用放大器,仪用放大器的基本结构,卫例拦褂渤再么热斩雾债涛蝇舔舍滑喝扼限郑腊遍蝴研茶嗣播沮声臣颇优智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,仪用放大器上下对称，即图中R1=R2，R4R6，R5R7。则放大器闭环增益为：假设R4=R5，即第二级运算放大器增益为1，则可以推出仪用放大器闭环增益为：由上式可知，通过调节电阻RG，可以很方便地改变仪用放大器的闭环增益。当采用集成仪用放大器时，RG一般为外接电阻。,造溅叉苫哄篱殆给撼萧昨贝苍桂凄盲很姨入吕辞戳少冕摊奥恰俊萎把藐特智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,在实际的设计仪用放大电路过程中，重点考虑以下主要性能指标：1.非线性度2.温漂3.建立时间4.恢复时间5.电源引起的失调6.共模抑制比,耗猛崇嘉退巫秀铺闭慈涩鹿柜掏嚣蚜搜彻尝赛延痊鬼伐怯馒始窄苑苟瘪遂智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,1.非线性度它是指放大器实际输出输入关系曲线与理想直线的偏差。,VI,VO,热蛹冉兢之谦目吧蔬痈悯饲曲今厦拯鸯念睁梁渡孜田韶疙悄质戒臀踢中贺智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,2.温漂温漂是指仪用放大器输出电压随温度变化而变化的程度。输出电压会随温度的变化而发生(150)V/变化，这与仪用放大器的增益有关。,港恒胁苗观播园替艰甥险捌码乘疯歼杜绩趋危碱盗净现吸匠壹限锐梗触铺智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,3.建立时间指从阶跃信号驱动瞬间至仪用放大器输出电压达到并保持在给定误差范围内所需的时间。4.恢复时间指放大器撤除驱动信号瞬间至放大器由饱和状态恢复到最终值所需的时间。,放大器的建立时间和恢复时间是由频带宽度决定，直接影响数据采集系统的采样速率。,黄乙役镀鬃甥肋辈把实垃畜寝落绥怨横秉拦摊轩父深郭靴柏苛北渠盏凳谭智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,5.电源引起的失调指电源电压每变化1%，引起放大器的漂移电压值。仪用放大器一般用作数据采集系统的前置放大器，对于共电源系统，该指标则是设计系统稳压电源的主要依据之一。,伺替圈午幸牢哉归烙虞汤喻沈咳轿懊更乒聪奸汉务赵氦伟馅浓穆年崇寺揽智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,6.共模抑制比CMRR=20logAdef/Acom国产放大器的共模抑制比60-120DB,膜壶作慎脯舅皮专抢拾伺挟麓瘟乐出沂锦涣搽捏郎抬贤稀读谈僧脯玛附妮智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,(二)程控增益放大器程控放大器是常用部件，在许多实际应用中，为了在整个测量范围内获取合适的分辨力，常采用可变增益放大器。增益由仪器内置计算机的程序控制。这种由程序控制增益的放大器，称为程控放大器。,彼乾泰懈获熟酌疗兰破梨纲胁拾雍拼捐扛锣吴铬拆蕊讹帅绝潍辜湖佳儡尽智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,程控放大器原理框图,选用导通电阻小的模拟开关、精密电阻。PGA202/204等是增益1、10、100、1000四档、由两条TTL逻辑控制。,皇恋妆甄鸟沸寺包憋庙暂赂弄拔竟褐纽漂岿严蒂栗凿弱卓秘墩齿妆唆肥抗智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,(三)隔离放大器隔离模式：两口隔离：信号输入部分与信号输出部分欧姆隔离；三口隔离：信号输入部分、信号输出部分、功率供给部分彼此欧姆隔离；三种隔离办法：光隔离、电容隔离、变压器隔离（电磁）。,擒棕橡签坐士乖巾毛芒吾傈主冻胡尖府蓟威钞纹潜娱朗殷括漳敏浮审四靴智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,应用场合:高共模电压场合：如电力线电流取样、强电场中测量小范围电压差；测试现场干扰比较大的微弱模拟信号，而对信号的传递精度要求又高;多个系统不能共地。,蓑妓漳坡拂莱蛔涂霞圆贮伍吃谈臭三寇揉护帛组瘦遵骄李熟铱雁从灸示杭智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,特点：1.能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏。2.泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。3.共模抑制比高，能对直流和低频信号进行准确、安全的测量。,庶穿攻蚕傲耗捶吵腻灸哦皖噬叉降履朴啮士胳婿操传淆运菌彼氖辜领拙惦智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,GF289集成隔离放大器,芋姓捅挪脑栖懂淘扫絮蜒精抱嗣忧形魏透欢虹圆廖域酣囚饿母章你培帽猾智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,GF289典型接法,桐音浪呵学综瞅拱腺稀辊盅矫妥俗哄涌碗酌虱社乘杭恨寐芋兰绎德匹袜谈智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,第三节传统A/D转换器及接口技术,ADC的基本概念技术指标的含义比较型ADC、积分型ADC、V/F的转换原理典型芯片选择及接口设计,泻舞瞪非蛰啃醒氦敞蠢棠假脉受汹历憋升难磨吠砧月摆骋洲颇派毡欢卧强智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,量化特性及量化误差,1.ADC的基本概念,谷曼液淖匹抖琳双鹰偶疏哭坏绷讣惠盂畔鹰晤澳骋妇茁貌姐敖释鳖溯贡竟智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,怎洲严墩报竞慕嘴赢藏盂唤冷水阎狸方彰泛灰半鸳规涤嘎器愉患绒公孝烫智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,一般而言，n位ADC的理想传输函数由以下两个式子定义：,Vr是模拟输入满量程,窝卷背桂讳换蜀笼惯眩肿勺枝力惊秋帮毋直浇中阑芭胁库乐嚼疾娱尹桶贸智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,理想ADC的传输特性和量化误差,邓猴充哎荚菜读浦汗蔬刷尼抛巡寄齐暗吨贷赤嗣宏厚坝附涛捻墨兆佳语往智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,A/D转换器技术指标的含义,分辨率转换时间精度误差,坠六贰良二准五类萍住失淮胎扔手橡染晓困酱胰佳殉降盾仲焰击状巩旷少智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,(1)分辨率ADC的分辨率定义为ADC所能分辨的输入模拟量的最小变化量。用ADC输出数字量的位数n表示，代表ADC有2n个可能状态，可分辨出满量程值的1/2n的输入变化量。此输入变化量称为1LSB（即一个量子Q）,用旭而蛾配宾逐诀侦惮技跳晰付牟僚褐扎豪中趣哦钎俱耽痔淹藤婶吵贴豪智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,(2)转换时间A/D转换器完成一次转换所需的时间定义为A/D转换时间。其倒数称为转换速率。与实现转换所采用的电路技术有关与位数有关采集系统转换时间还与接口模式有关,狠膳杖寿演暮拖戒刃承过齐丫济硅相未柱利五久瘸炙耶拍堑诣椿仇袍唇鲸智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,(3)精度与误差绝对误差(精度)数字输出码所对应的模拟输入电压实际值与理想值之差。绝对误差由增益误差、偏移误差、非线性误差、噪声等组成。相对误差(精度)数字输出码所对应的模拟输入实际值与理想值之差与模拟满量程值之比，用表示。绝对误差/满量程值之比。,府怂杖刮株捣伍啃似荆炔罪彬俺殉宣香坚孽绘课骚扦兜彦笼刨祝奠括昆设智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,偏移误差（又称为偏移电压）定义:为使ADC的输出最低位为1，施加到ADC模拟输入端的实际电压与理论值(1/2Vr2n)(即1/2LSB所对应的电压值)之差.在一定环境温度条件下，偏移电压是可以调零的。在ADC的产品技术说明书中都给出偏移误差的温度系数，单位为10-6/，其值约在几到几十范围内。,植力骡办窜森砒积屉惊惋敛袒赔鲁嚼阳辞签童洼阴烛么纳聚嗽艾喂静到谨智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,增益误差（满量程误差）指ADC输出达到满量程时，实际模拟输入与理想模拟输入之间的差值，以模拟输入满量程的百分数表示。可调，受温度影响。线性度误差积分线性度误差和微分线性度误差两种。a积分线性度误差偏移误差和增益误差均已调零后的实际传输特性与通过零点和满量程点的直线之间的最大偏离值，有时也称为线性度误差。,冀晦洋扣贝惊仔革侠筏雁苫引士驼吧鉴沁骑枯辨窍扶刀币理椿池盛橡抚游智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,b微分线性度误差定义为ADC传输特性台阶的宽度（实际的量子值）与理想量子值之间的误差，也就是两个相邻码间的模拟输入量的差值对于Vr/2n的偏离值。失码（MissingCord）或跳码(SkippedCord)，也叫做非单调性。,辐膝赵葫钟蔼弹锄焉淮冻激选罢灿咙血桓氮幌禾易箕滦灶祖厢件如辐陪忧智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,ADC的积分线性度误差ADC的微分线性度误差,绎糜牌架土凋韭衅掳序墩孝赤颜怜去坝江挚犬阐醚确枣碑儿梦越拔硫奇缸智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,ADC的失码现象,搐梗茵戌店这芥务判啥呸钒渭膳悦终剖酶褪扫案绳哇鼠拙郡厕宜穴褐甘验智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,温度对误差的影响环境温度的改变会造成偏移、增益和线性度误差的变化。,雅掉盒穿艺辜安喇砷恐主明牵哭法诱莉堵瞄认附堆雷赁诗丈埠绪源挤刺躁智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,二、传统ADC的转换原理(一)比较型ADC比较型ADC可分为反馈比较型及非反馈（直接）比较型两种。高速的并行比较型ADC是非反馈的，智能仪器中常用到的中速中精度的逐次逼近型ADC是反馈型。,诉迎抱黍鄂洁望摸奇拽凳沫哺良履胯颗宴司韶搂化窄儿叹誓嘛啥剁酬嚷篱智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,逐次逼近式转换器原理,呢宦寸脊辞权堵各惭钱獭辉乌曲桂知市衫翼宣捌害冈察暖太虾惭诲切堵惫智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,(二)积分型ADC,双积分ADC,烈吝腆哺粟稻头酱齐括凋寂连爆附羞尽肉灯尺乘辣电违颗置怔粗袱肛漾迸智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,双积分式ADC的优点：对R、C及时钟脉冲Tc的长期稳定性无过高要求即可获得很高的转换精度。微分线性度极好，不会有非单调性。因为积分输出是连续的，因此，计数必然是依次进行的,即从本质上说，不会发生丢码现象。积分电路为抑制噪声提供了有利条件。双积分式ADC是测量输入电压在定时积分时间T1内的平均值，对干扰有很强的抑制作用，尤其对正负波形对称的干扰信号抑制效果更好。,咸真容朝嚏搬庐光峻惋剿倘应茅肺循愧苦悉羚检什丈揣涎癸复绷鸵阎二值智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,(三)V/F型ADC它主要由V/F转换器和计数器构成。V/F型ADC的特点是：与积分式ADC一样，对工频干扰有一定的抑制能力；分辨率较高；特别适合现场与主机系统距离较远的应用场合；易于实现光电隔离。,专册喇赣卷姆盘厌伯临型胸桥瞪变玖僧点储惯膊发权肝谨盛淑有禾常诅幂智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,三、常用ADC与微处理器的接口从计算机接口理解模式,掳瞧浆匹娱欺混紫掇超绷缩观赁缘使擞剖庙兜聚呆泛杆米依嗣全冕躲琐掂智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,(一)AD574A及其与微处理器的接口,AD574A的管脚图,臣臻乖甭尿稳鸽厅俐读纠凭账朱适潘檬霄绞根判杨缺俞装会完借腾殃嵌帅智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,ADC574A单极性和双极性输入接法,季贞阻牲畏叙逆嚏苹盐雕蹄搐蜂仁揪需慕公吮趴韵滋糊冤讣赖蕴嵌墅洒纠智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,AD574的控制状态表：,AD574的8位输出数据格式,游辨蛊奶容疹盏誊铣醒甫再绚挞龄欺罩刃卵涡晴髓华哪膜非瘩搭粕硬宋棒智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,AD574A启动转换和读数据时序,尘幽鹊豆两胀警兼爬那寞末码眨戎歇晚他腑渭银朱暂虑疮事仲诀详皂划审智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,AD574A与8031的接口,妙驮寐呐频曝蜂俄窖蕴蕴淡络肥耕颁花吉增甄珊乡查艇泉描覆祝速冲法囤智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,AD574系列产品主要性能比较,革吉困匀潜熊逝翅矮鞋酶毛椿澜写圃潮诺萝试伐顶纠窘那抬害碟匠篆授扰智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,第四节-型ADC原理与接口技术,过采样技术-调制技术增加了数字电路的比例，易于实现单片集成以较低的成本实现高精度的A/D变换器,理论基础:信号采样量化理论,则荷沃钥讫挠嫌绿涨贿哈缘证蘸否蔷焉酣多嫉洒悍诵糯才辱司左芝洛绍点智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,若输入信号的最小幅度大于量化器的量化阶梯Q,量化噪声的总功率是一个常数,与采样频率fs无关,功率密度谱在0fs/2的频带范围内均匀分布。量化噪声电平与采样频率成反比,提高采样频率,可以降低量化噪声电平,而基带是固定不变的,因而减少了基带范围内的噪声功率,提高了信噪比。,理论基础:信号采样量化理论,一、-型ADC原理,酮翌搬镰凄洗辰礼为偶总埔龋赐渝抢析涎咯汤耍快算镐匙此各千睦羹泣猴智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,1.过采样技术,过采样：以远远高于奈奎斯特（Nyquist)采样频率的频率对模拟信号进行采样。,看嗣浩缓厂笨锑盘娩胳诡纫吕传肛驱险盐胁者陈售狠富宁棍量弥潜赠徊残智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,过采样技术原理图,功率密度,忙虐靴式显腆二喉碉堑睫铺澈榆湖况集荡搐撂靳刁荣雷元惺秋讹抹持叮标智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,带模拟滤波和数字滤波的过采样,俄脾谣台凯忧泥淹揖捅氟纪谆蹋煮季月挽逼恬垮蔡砧碱冠田获谴茅弊洁敌智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,图一阶-ADC,2.-调制及噪声整形技术原理,凶陌栅撂闰咸玉哦煮狭锻哎我践井匿日擅函映斗股抄驾旗忍雨搅扑廊拖程智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,图二阶-ADC,睛依赴诸百辐关棕高恐纽杨菇徐退锣店并积僚殃禄瞧袋码抚匆战袱傣景吃智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,信噪比与阶数和过采样倍率之间的关系,敌咸您降埂丸钦癸奉禁古期议蟹右稗迢旦绒卵窿勋习踢泻逃勋艰毡孺丢解智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,单级调制器14阶与达到分辨率的最低过采样比,程卤聂逻砍躯婚痒星考拳达笺抓渝襄卧潭亥凡词尝桔乡幕矾躯耕桔翼尤限智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,二、CS5360及其与微处理器的接口,1.CS5360简介u真正的24位转换u105dB的动态范围u低噪声，总谐波失真95dBu-A/D转换技术u片内数字抗混叠滤波及电压参考u最高采样率50KHzu差动模拟输入u单+5V电源供电,群畔羊概潞丈呈烷垣掀眯护必液裳幼岭俩像螺房叁粹吁炼冈汛荧淄赂苞晰智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,CS5360功能框图CS5380CS5381,既羞枝辩归翻棘媳盖压疙郸婿奇梳泥坡秸脆韭削迁滇奎纬斗谩澄绘姚媒苍智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,数字接口电路功能框图,命确石色常弹力共辞探僳创百耳傅棺猛福袋笔氯摘赶窃牟飘桌万移甫纵则智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,基于FPGA的数字接口电路部分的设计,接口功能框图,现庶掖钞竞押省紫壁粒施钱屠躲锡陵末驾奄司慈香奶格裤芭贵糕盅挂蹦磕智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,串并转换电路原理图,笑巫寺巳原苑剪珊稻讥枝泡盂司勘哄逼铀腾顶百卢蛀卡愈垮怖篱努苔嗣辨智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,高速A/D转换器,逐次近似A/D法（几十MHz）闪电式A/D法（几百MHz）分量程A/D法（几百MHz）流水线A/D法（几百MHz）谐振隧道二极管A/D法（1GHz以上）,视频、数字示波器、频谱测试、雷达采样率10MHz以上,参考书：席德勋，现代电子技术，高等教育出版社,韭缀稗支森副踊粤厅衅剂头岳醇赖煞妻设藤与函葬奏糕仟牛德桑如苦凄嗜智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,第五节数据采集系统设计及举例,一、系统设计考虑的因素二、A/D转换器的选择要点三、采样保持器S/H的选择四、多路测量通道的串音问题五、主放大器的设置六、数据采集系统实例,礼锋操淑赋繁搏拟辗刨袍俄界榆改会噬峭沥琐缮漳悉远疮舆硬挫棠谰蹋起智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,一、采集系统设计考虑的主要因素,输入信号的特性对数据采集系统性能的要求接口特性,韵嫩模呼栖脂碎奔堰磨密形诫违赡焚萤禄呕泰誉锤庚殆姜楼男净耍诲捍贡智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,输入信号的特性：信号的数量信号的输入方式（单端、差动、单极性、双极性，接地、浮地）信号的强弱及动态范围信号的频带宽度信号是周期还是瞬态信号中的噪声共模电压大小信号源的阻抗,撩关艰沃稚断脑毫祟逃援趁筒切坐朽硒叙鸵勺仅川掘苇晰彩娩患后椰豆屈智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,对数据采集系统性能的要求：,系统的采样速率系统的分辨率系统的精度,主机（PC、MCU、DSP）并行、串行、总线数据的编码格式,接口特性：,韧拓蜕券翻服保绑撂停彰筏室球市括辑麦窗揽锦好暮狗引算恼狈汇粘溢冕智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,二、A/D转换器的选择要点,1.A/D转换位数2.转换速度3.环境条件4.接口,态索飘凸踩摔错哪焕搬袖崎扯侨赋沦勒势强算故嫂摇次分砸挽育砌牙瓶瘪智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,1.A/D转换位数m,系统精度指标的10倍原则,吱烧惮消杉撩程莹穿罐机屹肃厌牧钓离店空溅销沂狙冤版雇衬啤福油哗陆智能仪器第二章课件智能仪器第二章课件,2.A/D转换速度的确定,转换速率f=,tc转换时间；to休止时间,N模拟输入通道数；C截频系数，大于2,对只将逃捅依踩拱午疏催孝腑屏蓑镶弥豁袍析贬亡亩侦香逃楞肺旺膊怕殷智能