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选用电压-时刻转化办法改进A/D转化的线性度

采用电压-时间转换方法改善A/D转换的线性度-在要求严格单调响应、高分辨率、较低噪声和适中速度的数据采集系统中,设计师们都喜欢使用VFC(电压-频率转换器)进行A/D转换。VFC可以产生一个频率与输入电压成正比的脉冲列。然后,微控制器或逻辑会将一个固定时间段设为门并计算该段时间内通过门的脉冲数,从而将频率转换成一个数字。

在要求严厉单调呼应、高分辨率、较低噪声和适中速度的数据收集体系中,规划师们都喜爱运用VFC(电压-频率转化器)进行A/D转化。VFC能够产生一个频率与输入电压成正比的脉冲列。然后,微操控器或逻辑会将一个固定时刻段设为门并核算该段时刻内经过门的脉冲数,从而将频率转化成一个数字。

这种办法的首要缺陷是,为了进步速度,规划师们必须在高频率状态下运转VFC,形成线性度功能下降。

在本规划实例中,电路将输入电压转化为一个均衡的时刻距离,然后,微操控器会运用这一时刻距离核算来自其内部时钟的脉冲,而成果着实令人赞赏:

● 因为电压-时刻转化器在低频状态下运转,带来了杰出的线性度;

● 较高的时钟频率使得A/D转化速度较快;

● 程序或逻辑变得更简略,因为它仅需核算时钟脉冲,具有门控电路;

● 价格低廉。

要点在于添加计数频率不会影响A/D转化的线性度,而添加VFC的频率往往意味着线性度会变得更糟。

在图1给出的电路中运用的是改进VFC架构(参阅文献1),其间的输入电压VIN和参阅电压VREF的人物得到了交换。R1-R2网络可切换输入电压,因而网络中总是有高于参阅电压的正电压,并保持了恰当的操作条件。该电路运用了4066部件的一切开关:两个并联的开关构建S1可下降不完善的开关平整度对线性度的影响,S2处有一个开关,最终一个开关坐落发动电路中,与CINT并联,在初始化过程中由逻辑操控,如参阅文献1中所示。

选用电压-时刻转化办法改进A/D转化的线性度

图1:运用改进VFC架构的电路,其间的输入电压适用于参阅电压终端,反之亦然。

电路上电后,发动电路会使CINT短路一段时刻,而单稳态(one-shot)电路会经过内部电路进行复位。然后,开关S1敞开、S2封闭。RINT左边衔接至地上,右侧得到0.2V的电位。发动时刻完毕后,与CINT并联的开关敞开,电容器开端充电。此刻,积分电路电压呈上升趋势;当上升至2.5V左右的阈值时就会触发单稳态电路。开关S1封闭、S2敞开。RINT的右侧取得依赖于输入电压的正电位,但其值一直大于0.2V。经过RINT的电流方向产生反转,CINT开端放电。当单稳态时刻完毕后,此循环会持续重复。

当输入电压从0V升至5V时,输出周期也会从78μs升至578μs。集成电容器CINT和单稳态电路施密特输入的阈值水平不会参加此刻刻段与电压的相对联系。在此期间,10MHz的时钟脉冲可生成780~5780的数字—每毫伏一个计数。线性度为一个计数或±0.02%,因为最大频率仅为12.8kHz,此点也就家常便饭。A/D转化最多需求578μs,是1MHz VFC的8.65倍(1MHz VFC计数1μs的5000个脉冲需求5000μs的时刻)。其接口程序简略、简略,与参阅文献2所述相似。

因为输入电压的移位,校准需求做一些重复作业:运用单稳态电路的电位器将灵敏度调至100μs/V。单稳态电路脉冲的标称持续时刻为26μs。撤销操控器中的780个计数抵消。

从表1可看出,电压-时刻转化办法要显着优于V-F转化办法(参阅文献3、4)。但现在还没有芯片制造商供给此种类型的转化器。

责任编辑:gt

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