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        基于PWM技術的A/D轉換電路的設計

        作者: 時間:2012-03-13 來源:網絡 收藏
        由于該方法在采樣時無論當前采樣值試探值多么接近被測值,其每次采樣的試探次數都相同,為減小試探次數提高采樣速率,在本設計中采用了一種改進的試探算法,可大大減少試探次數,其具體實現的方法是:當第一次試探完并獲得采樣值后,保留當前采樣值,不再以剩余對分值作為新的增量,而是以最小值作為初次增量(即:將最低位置1,可將其看作權值),與上次保留值相加并轉換成PWM信號輸出,通過測試輸出確定當前增量值是否需要保留,若試探值小于被測模擬量,則保留當前試探值,否則去掉。若需要增大試探值時,則可將權值左移一位再與上次試探值相加,以形成新的試探值,這樣可以使試探值總處在跟蹤試探狀態,從而大大減少了試探次數。由于在實際測試過程中被測模擬量一般很少有突變情況發生,大都處在緩變增加或緩變減小狀態,因此采用這種改進的的試探算法,將會有效的提高A/D轉換器的采樣速率。

          采用PWM技術的A/D轉換器的主程序,采用匯編語言編寫。其主程序流程圖如圖5所示:

        主程序流程圖

          5. 結束語

          采用普通元器件利用MCU內部定時器結合PWM技術設計高分辨率的A/D轉換器,改變A/D轉換的分辨率只須修改PWM定時器的有關參數即可,靈活方便,穩定性好,線性度高,由于該轉換器與系統的連接僅為兩條信號線,因此,可以很方便的采用光電隔離技術提高系統的抗干擾能力,另外由于電路中的低通濾波環節,使得電路本身也具有一定的抗干擾能力,這比較適合在具有較強的干擾環境中使用,采用改進的逐次逼近試探算法實現對模擬電壓的測量或A/D變換,提高了采樣速率,轉換電路設計及算法實現簡單,測試分辨率和精度較高,具有較好的應用價值。

          本文創新點:利用PWM技術實現對模擬電壓的測量或A/D變換,既具有較高的分辨率,又具有較好的抗干擾性,且便于采用光電隔離。同時結合利用改進的逐次逼近試探算法大大減少了試探次數,轉換電路的設計及轉換算法實現簡單,A/D轉換分辨率可以根據需要任意設置,具有較好的應用價值。

          目前市場上14—16位的A/D轉換器芯片的銷售價格大約在100元—300元之間,具有相應分辨率的V/F轉換模塊的銷售價格約為100—150元,而采用PWM技術設計的A/D轉換器中所用到的主要芯片或元器件為:運放:8元;高速LM311或LM393:2元;MCU:15元(但采用A/D轉換器芯片時也必須要用MCU,當采用用戶系統中的MCU時此費用可省),即:總費用包括MCU時才不超過30元,按照保守用量計算:若A/D芯片加V/F轉換模塊的年需求總量為十萬片(塊)時,其經濟效益是相當可觀的。

          參考文獻:

          [1]王樹紅.幾種A/ D 轉換技術及性能特點的分析[J]. 山西電子技術, 2004 年第5 期

          [2]張運波.PWM信號的軟件實現方法[J]. 微計算機信息, 2002,18-10:46-47。

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          [4]魏小龍. 系列單片機接口技術及系統設計實例[M].北京航空航天大學出版社, 2003.6

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