双积分型ADC.doc

双积分型 ADC 姓名：范雄飞 一．原理图 双积分型ADC属于间接ADC，其基本原理是先把输入模拟信号转换成与之成正比的时间间隔，然后在这个时间间隔内利用计数器对固定频率的计数脉冲进行计数，计数器的计数值就是A/D转换后输出的数字量，它与输入模拟信号成正比。 双积分型ADC的原理框图如图11.10所示，它包含积分器、比较器、计数器和时钟控制门等几部分。 双积分型ADC的工作过程如下： 转换开始前，转换控制信号uL=0，将各触发器清零，同时控制开关S2闭合，使积分电容C完全放电，积分器输出uO=0。当uL=1时开始转换，转换过程分为两次积分： 计数器记录的脉冲数N就是A/D转换后输出的数字量，由上式可知，它与输入模拟信号成正比。双积分型ADC的工作波形如图所示。 双积分型ADC的转换速度低，但工作性能比较稳定，转换结果与R、C等参数无关，具有较强的抗干扰能力，广泛用于低速高精度要求的数字式仪表（如数字电压表）中。 二． 转换精度 ????单片集成A/D转换器的转换精度是用分辨率和转换误差来描述的。 分辨率 　A/D转换器的分辨率以输出二进制（或十进制）数的位数来表示。它说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。从理论上讲，n位输出的A/D转换器能区分2n个不同等级的输入模拟电压，能区分输入电压的最小值为满量程输入的1/2n。在最大输入电压一定时，输出位数愈多，分辨率愈高。例如A/D转换器输出为8位二进制数，输入信号最大值为5V,那么这个转换器应能区分出输入信号的最小电压为9.53mV。 转换误差　　转换误差通常是以输出误差的最大值形式给出。它表示A/D转换器实际输出的数字量和理论上的输出数字量之间的差别。常用最低有效位的倍数表示。例如给出相对误差≤±LSB/2，这就表明实际输出的数字量和理论上应得到的输出数字量之间的误差小于最低位的半个字。 5G14433A/D转换器的特性及结构 5G14433是上海元件五厂生产的三位半ADC，它是一种双积分型ADC，具有精度高(精度相当于11位二进制ADC)、抗干扰性能好等优点。其缺点是转换速度慢，约1-10次／s。在不要求高速转换的场合，例如温度测控系统中，被广泛采用。5G14433 ADC与Motorola公司的产品MCl4433可以互换。 5G14433ADC的被转换电压量程为199.9mV或1.999V。转换结果以BCD码的形式分4次输出。 (1)VAG：模拟地。 (2)Vref：外接基准电压(2V或200mV)输入端。 (3)Vx：被测电压输入端。 (4)Rl、Rl／C、C：外接积分阻容元件端。外接元件典型值： ①当量程为2V时，Cl=0.1luF，R1=470k； ②当量程为200mV时，Cl=0.1uF，Rl=27k (5)C01、C02：外接失调补偿电容C0端，C0的典型值为0.1uF。 (6)DU：更新转换结果输出的输入端。当DU与EOC连接时，每次转换结果都被更新。 (7)CLKI、CLKO：时钟振荡器外接电阻Rc端。Rc的典型值为470k，时钟频率随着Rc的增加而下降。当CLKO为66kHz时，5G14433工作在最佳状况，CLKO最高不超过300kHz。 (8)VEE：模拟部分的负电源端，接-5V。 (9)Vss：数字地。VDD：正电源端。 (10)EOC：转换周期结束标志输出。每当转换周期结 束，EOC端输出一个宽度为时钟周期一半的正脉冲。 (11)/OR：过量称标志输出。当1Vx1Vref时，/OR端输出低电平。 (12)DSl—DS4：多路选通脉冲输出端。DSl对应千位，DS4对应个位。如图所示。 (13)Q0—Q3：BCD码数据输出线。其中Q0为最低位，Q3为最高位。当DS2、DS3、DS4选通期间，输出三位完整的BCD码(百位、十位、个位)；但在DSl选通期间，输出端Q0—Q3除了表示千位为0或1外，还表示了转换结果的正负极性和欠量程还是过量程，其含义：