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AD芯片的选择AD/DA芯片如何选择工程师在进行电路设计时,面对林林总总的AD/DA芯片,如何选择你所需要的器件呢?这要综合设计的诸项因素,系统技术指标、成本、功耗、安装等,最主要的依据还是速度和精度。精度?与系统中所测量控制的信号范围有关,但估算时要考虑到其他因素,转换器位数应该比总精度要求的最低分辩率高一位。常见的AD/DA器件有8位,10位,12位,14位,16位等。==速度?应根据输入信号的最高频率来确定,保证转换器的转换速率要高于系统要求的采样频率。通道?有的单芯片内部含有多个AD/DA模块,可同时实现多路信号的转换;常见的多路AD器件只有一个公共的AD模块,由一个多路转换开关实现分时转换。==数字接口方式?接口有并行/串行之分,串行又有SPI、I2C、SM等多种不同标准。数值编码通常是二进制,也有BCD(二~十进制)、双极性的补码、偏移码等。==模拟信号类型?通常AD器件的模拟输入信号都是电压信号,而DA器件输出的模拟信号有电压和电流两种。同时根据信号是否过零,还分成单极性(Unipolar)和双极性(Bipolar)。电源电压?有单电源,双电源和不同电压范围之分,早期的AD/DA器件要有+15V/-15V,如果选用单+5V电源的芯片则可以使用单片机系统电源。==基准电压?有内、外基准和单、双基准之分。功耗?一般CMOS工艺的芯片功耗较低,对于电池供电的手持系统对功耗要求比较高的场合一定要注意功耗指标。封装?常见的封装是DIP,现在表面安装工艺的发展使得表贴型SO封装的应用越来越多。跟踪/保持(Track/Hold缩写T/H)?原则上直流和变化非常缓慢的信号可不用采样保持,其他情况都应加采样保持。满幅度输出(Rail-to?Rail)?新近业界出现的新概念,最先应用于运算放大器领域,指输出电压的幅度可达输入电压范围。在DA中一般是指输出信号范围可达到电源电压范围.A/D器件和芯片是实现单片机数据采集的常用外围器件。A/D转换器的品种繁多、性能各异,在设计数据采集系统时,首先碰到的就是如何选择合适的A/D转换器以满足系统设计要求的问题。选择A/D转换器件需要考虑器件本身的品质和应用的场合要求,基本上,可以根据以下几个方面的指标选择一个A/D器件。(1)A/D转换器位数A/D转换器位数的确定,应该从数据采集系统的静态精度和动态平滑性这两个方面进行考虑。从静态精度方面来说,要考虑输入信号的原始误差传递到输出所产生的误差,它是模拟信号数字化时产生误差的主要部分。量化误差与A/D转换器位数有关。一般把8位以下的A/D转换器归为低分辨率A/D转换器,9~12位的称为中分辨率转换器,13位以上的称为高分辨率转换器。10位A/D芯片以下误差较大,11位以上对减小误差并无太大贡献,但对A/D转换器的要求却提得过高。因此,取10位或11位是合适的。由于模拟信号先经过测量装置,再经A/D转换器转换后才进行处理,因此,总的误差是由测量误差和量化误差共同构成的。A/D转换器的精度应与测量装置的精度相匹配。也就是说,一方面要求量化误差在总误差中所占的比重要小,使它不显著地扩大测量误差;另一方面必须根据目前测量装置的精度水平,对A/D转换器的位数提出恰当的要求。目前,大多数测量装置的精度值不小于01%~0.5%,故A/D转换器的精度取0.05%~0。1%即可,相应的二进制码为10~11位,加上符号位,即为11~12位。当有特殊的应用时,A/D转换器要求更多的位数,这时往往可采用双精度的转换方案。(2)A/D转换器的转换速率A/D转换器从启动转换到转换结束,输出稳定的数字量,需要一定的转换时间。转换时间的倒数就是每秒钟能完成的转换次数,称为转换速率。确定A/D转换器的转换速率时,应考虑系统的采样速率。例如,如果用转换时间为100us的A/D转换器,则其转换速率为10KHz。根据采样定理和实际需要,一个周期的波形需采10个样点,那么这样的A/D转换器最高也只有处理频率为1KHz的模拟信号。把转换时间减小,信号频率可提高。对一般的单片机而言,要在采样时间内完成A/D转换以外的工作,如读数据、再启动、存数据、循环计数等已经比较困难了。(3)采样/保持器采集直流和变化非常缓慢的模拟信号时可不用采样保持器。对于其他模拟信号一般都要加采样保持器。如果信号频率不高,A/D转换器的转换时间短,即采样高速A/D时,也可不用采样/保持器。(4)A/D转换器量程A/D转换时需要的是双极性的,有时是单极性的。输入信号最小值有的从零开始,也有从非零开始的。有的转换器提供了不同量程的引脚,只有正确使用,才能保证转换精度。在使用中,影响A/D转换器量程的因素有:量程变换和双极性偏置;双基准电压;A/D转换器内部比较器输入端的正确使用。(5)满刻度误差满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。(6)线性度实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移。
本文标题:AD芯片的选择
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