高分辨率A，D转换电路的设计.doc

高分辨率A/D转换电路的设计 摘要: 本系统由高精度、低温漂的模拟器件和CPLD构建,实现高精度的18位A/D转换.模拟输入电压为0-100mV,通过精准的放大和偏置后送给AD650进行V/F变换,转换出来的频率信号由CPLD进行测量,结果送交控制器,产生18位A/D转换结果.同时系统可提供0-100mV连续可调的高精度测试用基准源.为了进一步降低干扰,A/D转换和控制电路采用了光速光电耦合器进行了电气隔离. 关键词: V/F CPLD 频率计 斩波放大器 Abstract : This system, which is built in the base of analog devices and complicated programmable logic device (CPLD), can deliver 18bit A/D result with high precision. To achieve high precision, The devices that are used in this system should have the characteristic of very love temperature drift .The inputting 0-100mV voltage is first amplified and deflected ,and then delivered to AD650 to perform V/F . The outputting frequency is measured with high precision by CPLD, and the Micro-controller calculate the result .To test the performance of the A/D characteristic, a high precise 0-100mV voltage souse is also available in this system. To reduce the disturbance ,a high speed photoelectricity-coupler is used to insulate the A/D part and the control circuit. Key word: V/F CPLD cymometer Chopper-stabilized amplifier 目录 1.系统方案选择与论证…4 1.1设计要求…4 1.1.1基本要求…4 1.1.2发挥部分…4 1.2系统方案…4 1.2.1系统总体方案的论证…4 1.2.1系统基本方案…5 1.2.3各模块方案选择和论证…6 1.2.4系统各模块的最终方案…9 2. 系统的硬件设计与实现…10 2.1系统硬件的基本组成部分…10 2.2主要单元电路的设计…10 2.2.1精密测试基准源…10 2.2.2电压的放大及偏置…11 2.2.3 V/F转换电路的设计…12 2.2.4等精度频率计的设计…16 2.2.5光耦合隔离电路的设计…17 3. 系统的软件设计…18 3.1程序流程图…18 3.2等精度频率计的VHDL子程序 19 4. 系统测试…20 4.1测试仪器…20 4.2指标测试…21 4.2.1 A/D转换线性度测试…21 4.2.2转换结束信号测试…21 4.3系统实现的功能…22 5. 总结…22 参考书目 23 1.系统方案选择和论证 1.1设计要求 设计一个具有高分辨率A/D转换器,实现对模拟电压的测量和显示.系统组成图1如下. 图11.1.1基本要求: (1)采用普通元器件(不允许使用任何专用A/D芯片)设计一个具有15位分辨率的A/D转换电路,转换速度不低于10次/S,线性误差小于1%. (2)设计并制作一个具有测量和显示功能的仪器或装置,将该A/D转换电路的结果显示出来,有转换结束信号,显示器可采用LED或LCD. (3)要求有一个A/D转换结束后的输出信号. (4)自行设计一个可以从0—100mV连续调节的模拟电压信号作为该系统的被测信号源,以便对A/D转换电路的分辨率进行测试.例如输入100mV电压时显示器显示值不低于32767. 1.1.2发挥部分: (1)分辨率为16位,线性误差小于0.5%. (2)转换速度不低于20次/S. (3)将A/D转换电路与测量显示部分实现电气隔离. (4)其他. 1.2系统方案 1.2.1系统总体方案的论证 根据题目要求,设计并制作一个高精度的16位A/D转换器,常用的A/D转换器可分为3大类: 方案一:逐次比较式 其速度快,二进制输出,与CPU之间的连线多、转换位数越多、连线越多、成本也相应增加.