如何利用普通单片机的IO及运算放大器去实现一种AD转换电路呢

1393 单片机 AD转换运算放大器

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 AD转换的误差的原因有哪些？AD转换误差的解决办法是什么？如何提高AD转换的速度？如何利用普通单片机的IO及运算放大器去实现一种AD转换电路呢？ 0
2022-2-17 07:35:59　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 20 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 18 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 17 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 16 个回答。邀请回答科源机电该类别下有 15 个回答。邀请回答 liutiefu 该类别下有 15 个回答。邀请回答 kghfh 该类别下有 14 个回答。邀请回答一巷清苑该类别下有 13 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 13 个回答。邀请回答 dgfdf 该类别下有 13 个回答。邀请回答 723662364d 该类别下有 13 个回答。邀请回答 hjhdf 该类别下有 12 个回答。邀请回答 efwedfd 该类别下有 12 个回答。邀请回答小华同学该类别下有 12 个回答。邀请回答 jsqueh 该类别下有 12 个回答。邀请回答红旧衫该类别下有 12 个回答。邀请回答早知该类别下有 12 个回答。邀请回答 Ehunt 该类别下有 12 个回答。邀请回答张峰9998 该类别下有 12 个回答。邀请回答 hy381 该类别下有 12 个回答。邀请回答举报陈游斗相关推荐 • 请问怎么一种可编程宽带运算放大器？ 987 • 请问怎样去设计一种CMOS运算放大器？ 1948 • 简单运算放大器电路噪声的演算过程是怎样的? 1718 • 一种运算放大器温度指示及报警电路的设计方法 1367 • 求一种低压低功耗CMOS电流反馈运算放大器设计方案 1463 • 环路增益对运算放大器电路有什么影响？ 2434 • 如何设计出一款低压状态下的运算放大器电流反馈运算放大器? 1487 • 如何设计单电源运算放大器的偏置与去耦电路？ 2806 • 差动输入钳位会影响你的运算放大器电路吗？ 1587 • 请问运算放大器IP核该怎样去设计？ 1777 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 一、PWM实现AD 利用普通单片机的2个IO及一个运算放大器即可实现AD转换电路，而且很容易扩展成多通道。其占用资源少，成本低，AD 转换精度可以达到8位甚至更高，因此具有一定的实用价值。 1.1 硬件电路说明图一中“RA0”和“RA1”为单片机的两个I/O脚，分别将其设置为输出与输入状态，在进行A/D转换时，在程序中通过软件产生PWM，由RA0脚送出预设占空比的PWM波形。RA1脚用于检测比较器输出端的状态。 R1、C1构成滤波电路，对RA0脚送出的PWM波形进行平滑滤波。RA0输出的PWM波形经过R1、C1滤波并延时后，在U1点产生稳定的电压值，其电压值U1=VDDD1/（D1+D2），若单片机的工作电压为稳定的+5V，则U1=5VD1/（D1+D2）。图一中的LM324作为比较器使用，其输入负端的U1电压与输入正端的模拟量电压值进行比较，当U1大于模拟量输入电压时，比较器的输出端为低电平，反之为高电平。 1.2 AD转换过程如果使RA0输出PWM波形，其占空比由小到大逐渐变化，则U1的电压会由小到大逐渐变化，当U1电压超过被测电压时，比较器的输出端由高电平变为低电平，因此可以认为在该变化的瞬间被测的模拟量与U1的电压相等。由于U1的电压值=VDDD1/（D1+D2），当VDD固定时，其电压值取决于PWM波形的占空比，而PWM的占空比由单片机软件内部用于控制PWM输出的寄存器值决定，若软件中用1个8位寄存器A来存放RA0输出的PWM的占空比值D1，因此在RA1检测到由“1”变为“0”的瞬间，A寄存器的值D1即为被测电压的A/D转换值，其A/D转换结果为8位。如果用16位寄存器来作输出PWM的占空比，则A/D转换值可达到16位。 1.3如何减少AD转换的误差 AD转换的误差主要由以下几个方面决定，分别说明如下：（1）单片机的电源电压VDD：在该A/D转换中，VDD电压是造成A/D转换误差的主要原因，如果使VDD电压精度做到较高，则A/D转换误差可以做到很小，在VDD电压精度为0.5%情况下，实际的A/D转换误差小于1%。（2）软件产生的PWM占空比：若用于产生PWM的软件设计不良，会使存放占空比的寄存器值与实际输出的PWM占空比不一致，这会导致测量误差。（3）比较器输入端的失调电压：该电压对A/D转换精度有一定影响，但影响较小。（4）RC滤波电路的纹波：在R1、C1取值不当的情况下，U1处的电压纹波较大，并且延时时间不够，会使A/D转换产生误差，因此R1、C1取值不能太小，但太大又会影响A/D转换速度，推荐使用图一中所示的R1、C1参数，在纹波合理的情况下，其转换误差也可通过软件消除。 AD转换误差的解决办法：（1）对VDD造成的误差，只能通过提高VDD电压精度来解决，它相当于A/D转换的基准电压。（2）对于软件中PWM设计不良导致的误差，可修改软件进行解决。（3）对比较器及RC滤波电路的纹波导致的误差，在软件中可通过上、下检测法进行消除，即先将PWM的占空比由小到大变化，使U1电压由低往高逐渐变化，在比较器输出端变化时记录其A/D转换值，再将PWM的占空比由大到小变化，使U1电压由高到低变化，在比较器输出端变化时记录其A/D转换值，将两次的A/D转换值进行平均，可有效地消除这两种误差。（4）对A/D转换值进行数字滤波，如多次转换求平均值等。数字滤波消除误差的方法很多，在此不再赘述。 1.4 如何提高AD转换的速度由于该A/D转换是通过PWM滤波后再进行比较来完成的，其PWM的产生与滤波都需要一定的时间，因此其A/D转换速度较慢，适用于对A/D转换速度要求不高的产品中，其A/D转换速度取决于以下几个方面：（1）单片机的运行速度：单片机的运行速度越高则PWM的频率可以越高， RC值就可以取得越小，其延时时间也可以更短，转换速度就更快。（2）被测电压值的大小：由于U1电压时是由小到大逐渐加大的，当被测电压值较小时，U1电压上升到相应值的时间就越短，完成A/D转换的速度就越快。（3）初始占空比：初始占空比越高，U1电压较大，其上升到被测电压值的时间也就会越短，完成A/D转换的速度也就越快。由上所述，A/D转换的速度可以通过提高单片机的工作频率，并在预知被测电压范围时尽可能地设置较高的初始占空比值来加快转换速度，如果所要求的A/D转换精度要求不高，还可以在软件中缩短PWM输出的延时时间来提高A/D转换速度。若单片机带有外部电平变换中断和定时器中断，其A/D转换的精度和速度还可以得到提高。二、PWM实现DA 利用同样的原理，可使该电路很容易的只用单片机的一个I/O脚实现D/A转换功能。其输出的模拟量电压Vout=VDDD1/ （D1+D2）。该输出电压带有纹波，当RC值足够大时，该纹波值几乎为零，可忽略不计。如图2所示。为进一步减小纹波，可使用两级RC滤波。此处LM324作为一个跟随器，提高电路的负载能力。

2022-2-17 10:06:49 评论举报魏贝贝