基于微差原理的A/D轉換方法分析與應用

（4）減法器
　　減法器由高共模抑制比的儀用放大器組成。其輸出vD為
　　vD＝vI－VC（2―2）
式中vI―――經多路開關選擇的某一路被測量；
　　VC―――比較電壓發生器的輸出電壓。

2．2　測量方法與結果計算
　　微差法的設計思想是：不直接對被測量x進行測量，而是取一個與其相差較小的高精度標準量N，測出它們的差值（N－x），然后再根據公式x＝N－（N－x）計算出被測量。被測量與標準量的差值越小，測量結果的精度就越高［3］。基于這一原理，將輸入電壓vI與標準量（比較電壓VC）相比較，通過減法器得到兩者的差值，再由可編程增益放大器和A／D轉換器實現對這一差值的精確測量，就可還原出輸入信號vI的數值：

式是　vD―――微差量，即減法器的輸出電壓；
v0―――可編程增益放大器的輸出電壓；
DC―――寫入比較電壓發生器的數據；
D0―――A／D轉換器的輸出數據；
Dp―――寫入可編程增益放大器的數據；
　　 u―――單位數字量表示的模擬電壓。
記vI＝Diu，則

這就是測量結果數據合成公式。若要計算Di的變化量ΔDi，只要在每次測量某一通路時，選用同一比較電壓，即DC保持不變，就可得到：
　　ΔDi＝DtΔD0／212（2―5）

3　固定相對微差的測量方法　　
放大器的增益設定應滿足以下原則：
　　（1）在同一輸入信號的反復測量中，應采用同一比較電壓VC和同一增益設定值Ap，這樣在計算輸入信號的變化量時，可避免引入系統誤差；
　　（2）可編程增益放大器的增益不宜過大或過小，取值應依據微差量的變化范圍而定。

　　依據這一原則，取被測量vI與比較量VC的最大允許偏差為微差量vD的量程LD。可知LD與A／D轉換器的量程L的關系為：

　　下面舉例說明放大器增益設定的方法：若單位數字量表示的模擬電壓u＝1 mV，輸入信號vI＝100mV±5％，則取比較電壓VC＝100 mV，相對微差r＝5％，得比較電壓發生器的預置數DC＝100，可編程增益放大器的預置數Dp＝rDC＝5。這時微差量vD的量程LD為5 mV。