sensor.jlu.edu.cn.ppt

第九章 现代检测系统 传感器选择 多路模拟开关 A/D转换器 逐次逼近式 D/A转换器 The End * * 计算机检测系统基本组成框图 传感器选择 多路模拟开关 A/D转换器 D/A转换器 取样保持电路 被测对象 传感器 信号 调理 多路 模拟 开关 取样 保持 检测系统 功率 放大 激励 装置 低通 滤波 A/D 显示 RAM CPU ROM 键盘 计算机总线 D/A 计算机检测系统基本组成框图 基本参数指标 环境参数指标 可靠性指标 其他指标 量程指标： 量程范围、过载能力等 灵敏度指标： 灵敏度、分辨力、满量程输出等 精度有关指标： 精度、误差、线性、滞后、重复性、灵敏度误差、稳定性 动态性能指标： 固定频率、阻尼比、时间常数、频率响应范围、频率特性、临界频率、临界速度、稳定时间等 温度指标： 工作温度范围、温度误差、温度漂移、温度系数、热滞后等 抗冲振指标： 允许各向抗冲振的频率、振幅及加速度、冲振所引入的误差 其他环境参数： 抗潮湿、抗介质腐蚀等能力、抗电磁场干扰能力等 工作寿命、平均无故障时间、保险期、疲劳性能、绝缘电阻、耐压及抗飞弧等 使用有关指标： 供电方式（直流、交流、频率及波形等）、功率、各项分布参数值、电压范围与稳定度等 外形尺寸、重量、壳体材质、结构特点等 安装方式、馈线电缆等 主要技术指标 导通电阻：200Ω 关断漏电流：nA~pA 开关时间：数百ns 译 码 器 A0 S0 A2 OUT S2 S1 S3 S5 S4 S7 S6 逐次逼近式、双积分式、V/F变换式、并行式、串行式、过采样 ?-?型 x(nΔt) x(t) Δt q 000 001 010 011 x(n) n A/D转换过程 0 t s(t) 取样 量化 编码 取样 信号 s(t) 模拟 信号 x(t) xs(t) x(nΔt) x(n) 0 0 0 Δt 逐次逼近式ADC特点：中速、中精度的反馈型 双积分式 控制逻辑 积分器 比较器 计数器 时钟 数字量输出 斜率固定 A B T T1 T2 积分输出 0 t R C Vi Vr S 过采样 ?-?型：以很低的采样分辨率和很高的采样速率将模拟信号数字化, 通过使用过采样、噪声整形和数字滤波等方法增加有效分辨率, 然后对ADC输出进行采样抽取处理以降低有效采样速率。过采样是指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。 V/F变换式：由V/F转换器和计数器构成。其特点：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；特别适合现场与系统距离较远的应用场合；易于实现光电隔离。 并行式：是一种非反馈型的高速ADC，采样速度可达1G次/秒，也称“闪烁式” ADC 。 串行式：将转换结果以串行方式逐位输出。 － + R R R c b a 2R 2R 2R 2R S0 Sn-3 Sn-2 Sn-1 an-3 an-2 an-1 a0 UR A U0 RF 2R 取样保持电路 在对模拟信号进行A/D变换时，从启动变换到变换结束，需要一定的时间，即A/D转换器的孔径时间。当输入信号频率较高时，由于孔径时间的存在，会造成较大的孔径误差。要防止这种误差的产生，必须在A/D转换开始时将信号电平保持不变，而在A/D转换结束后又能跟踪输入信号的变化，即输入信号处于取样状态。能完成上述功能的器件称为取样保持器，取样保持器在保持阶段相当于一个“模拟信号存储器”。在A/D转换过程中，取样保持对保证A/D转换的精确度具有重要作用。 取样 保持 x(t) S(t) t t 取样控制信号 输出 输入 + － － + S C 输入 控制信号 输出 (a) 取样保持电路 实际保持电压 延时引入误差 应保持电压 获得时间 保持 取样 (b) 取样保持工作状态