×

通过单片机实现低带宽模拟应用而言资料下载

消耗积分:2 | 格式:pdf | 大小:209.02KB | 2021-04-24

安立路

分享资料个

作者：Mark Pallones, Mike Gomez 在威廉希尔官方网站 中实现模数转换是设计人员面临的最常见的任务之一。它可以通过各种方式来完成。但是对于诸如DC电压表等众多简单的低带宽应用而言，目标是在保持较低的实现成本的同时，仍然能实现高分辨率的模数转换。 图1所示为这种威廉希尔官方网站 的简化原理图。有两个输入电压连接到运算放大器U1，一次连接一个。Vref是校准中使用的固定参考电压，而Vmeas是要转换的未知电压。电阻R1和电容C1构成一个充电威廉希尔官方网站 ，可用于将输入电压转换成时间。威廉希尔官方网站 中U1的存在可以消除当输入电压直接施加于R1和C1时所产生的对数特性。 该威廉希尔官方网站 使用了Microchip的PIC16F5X单片机，通过打开和关闭四个开关（S1至S4）来控制U1的运行。此外，单片机会测量时间并计算出未知输入电压的数字表示方式。 该威廉希尔官方网站 也可被用作电流模式A-D转换器。在这种情况下，不需要输入电压到电流转换器，且参考电流和输入电流都通过模拟开关直接传输至电容。 该转换器仅仅只需要5个外部元件，其软件和硬件经过配置可实现6至10位的转换分辨率以及250 μs或更长的转换时间。这个方法可用于电压和电流的转换，其采用的软件校准技术可以补偿时间和温度漂移，以及元件的误差。 图2所示的U1输出电压Vo波形图直观地展示了不同的转换阶段。 图2：运算放大器输出电压波形 在t0-t1阶段，开关S1和S3打开，S2和S4关闭，RA0经软件设置而接地。这便得到了图3中的等效威廉希尔官方网站 。 图3：放电过程中的等效威廉希尔官方网站 由于Vin等于Vref且S3促成了单位增益反馈，因此Vo等于Vref。C1在放电或在复位之后首次放电。在任何情况下，这一阶段确保了C1被充分放电之后再进入到下一阶段。在t1结束时，S1保持在打开状态，S2保持关闭，S3被关闭，S4被打开，而RA0被配置成输入引脚。这样就得到了图4中的等效威廉希尔官方网站 。 图4：测量时的等效威廉希尔官方网站 作为Vref的函数，Vo在C1充电期间开始呈线性上升趋势。而Vo的增加将一直持续直到达到单片机的阈值电压输入Vth。这会产生一个等同于参考电压充电时间tref的软件校准值。 这个校准值得到测量并用于校准大部分的威廉希尔官方网站 误差，包括电阻和电容的误差、Vth的变化以及温度的变化。 在软件校准值于t2阶段得到测量之后，打开S2和S3，关闭S1和S4，RA0再次经软件设置而接地。这就得到了图3中相同的等效威廉希尔官方网站 。然而，由于Vin等于Vmeas且S3促成了单位增益反馈，Vo与Vmeas相等。从t2到t3阶段，C1都在放电。在t3阶段结束时，S2保持打开状态，S1保持关闭，S3被关闭，S4被打开，而RA0被配置成输入引脚。这便得到了图4中相同的等效威廉希尔官方网站 。 作为Vmeas的函数，Vo在C1充电期间开始呈线性上升趋势。而Vo的增加将一直持续直到达到单片机的Vth。这会产生一个等同于tmeas的软件Vmeas值。这个值将与软件校准值进行比较，以确定Vmeas的实际数字表示方式。 相关的公式 基于威廉希尔官方网站 运行情况，下列公式将被单片机应用于计算转换结果。在图4中，通过R1的电流等于通过C1的电流。当输入电压Vin等于Vref时，两个电流之间的关系可由图5中的公式1来表示。而当Vin等于Vmeas时，两个电流之间的关系可由图5中的公式2来表示。 图5：模数转换公式 用积分形式表示公式1和2可以得到公式3和4所示的结果。由于Vref和Vmeas有恒定的输入值，公式3和4可以进一步简化为公式5和6。因为在每个测量结束时，公式5和6的Vo都等于Vth。所以将这两个公式进一步合并可以得到公式7。在公式7中，我们可以约去R1和C1从而得出Vmeas这一未知输入电压的计算公式。 从公式8可以明显看出，测量结果与威廉希尔官方网站 元件R1及C1的值是没有关系的。因此，转换将不会受到因不精确或温度变化而导致的R1及C1值误差的影响。然而这并不是说，R1和C1的值在A-D转换器的设计中无足轻重。我们应该基于分辨率位数来选择R1与C1的值。变换公式6我们就得到了图6中计算R1C1的公式9。 图6：R1C1值的计算 R1C1的实际值应略小于计算出的结果，以确保在测量过程中PIC16F5X单片机计数不会超出范围。要注意的是，使用汇编语言和使用C语言时的R1C1值是不同的，这是因为使用C语言时每个计数的指令周期比使用汇编语言时要更大。 威廉希尔官方网站 性能 在实际应用中，如果测量精度允许的话，使用较低的分辨率位数和更高的时钟源是很有利的。这样的话，数学代码将大幅减少，同时测量时间也会因代码更简单、计数更短而减少。 校准值可消除所有的一阶误差（失调、增益、R和C误差、电源电压和温度），除参考电压漂移以外。参考电压的任何变化，包括噪声在内，都可能会导致测量误差。其它误差源还可能包含模拟开关漏电、电阻和电容的非线性现象、输入阈值的不确定性以及时间测量的不确定性（加上或减去一个指令周期时间）。测量出的性能显示，转换器的精度在满刻度的1%范围内。 结论 对于简单的低带宽模拟应用而言，通常需要一个成本低、而分辨率高的A-D转换器。本文说明了如何通过使用PIC16F5X基础系列单片机来满足这样的要求。A-D转换器并不只有使用元件较少的优势，同时它还具有校准大部分威廉希尔官方网站 误差的功能。 (mbbeetchina)
下载并关注上传者 低至0.43元/天 开通VIP 免费下载

声明：本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人，不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用，如有内容侵权或者其他违规问题，请联系本站处理。 举报投诉

评论(0)
发评论

下载排行榜

全部0条评论

快来发表一下你的评论吧 !

'+ '

'+ '

'+ ''+ '
'+ ''+ ''+ '
'+ ''+ '' ); $.get('/article/vipdownload/aid/'+webid,function(data){ if(data.code ==5){ $(pop_this).attr('href',"/login/index.html"); return false } if(data.code == 2){ //跳转到VIP升级页面 window.location.href="//m.obk20.com/vip/index?aid=" + webid return false } //是会员 if (data.code > 0) { $('body').append(htmlSetNormalDownload); var getWidth=$("#poplayer").width(); $("#poplayer").css("margin-left","-"+getWidth/2+"px"); $('#tips').html(data.msg) $('.download_confirm').click(function(){ $('#dialog').remove(); }) } else { var down_url = $('#vipdownload').attr('data-url'); isBindAnalysisForm(pop_this, down_url, 1) } }); }); //是否开通VIP $.get('/article/vipdownload/aid/'+webid,function(data){ if(data.code == 2 || data.code ==5){ //跳转到VIP升级页面 $('#vipdownload>span').text("开通VIP 免费下载") return false }else{ // 待续费 if(data.code == 3) { vipExpiredInfo.ifVipExpired = true vipExpiredInfo.vipExpiredDate = data.data.endoftime } $('#vipdownload .icon-vip-tips').remove() $('#vipdownload>span').text("VIP免积分下载") } }); }).on("click",".download_cancel",function(){ $('#dialog').remove(); }) var setWeixinShare={};//定义默认的微信分享信息，页面如果要自定义分享，直接更改此变量即可 if(window.navigator.userAgent.toLowerCase().match(/MicroMessenger/i) == 'micromessenger'){ var d={ title:'通过单片机实现低带宽模拟应用而言资料下载',//标题 desc:$('[name=description]').attr("content"), //描述 imgUrl:'https://'+location.host+'/static/images/ele-logo.png',// 分享图标,默认是logo link:'',//链接 type:'',// 分享类型,music、video或link，不填默认为link dataUrl:'',//如果type是music或video，则要提供数据链接，默认为空 success:'', // 用户确认分享后执行的回调函数 cancel:''// 用户取消分享后执行的回调函数 } setWeixinShare=$.extend(d,setWeixinShare); $.ajax({ url:"//www.obk20.com/app/wechat/index.php?s=Home/ShareConfig/index", data:"share_url="+encodeURIComponent(location.href)+"&format=jsonp&domain=m", type:'get', dataType:'jsonp', success:function(res){ if(res.status!="successed"){ return false; } $.getScript('https://res.wx.qq.com/open/js/jweixin-1.0.0.js',function(result,status){ if(status!="success"){ return false; } var getWxCfg=res.data; wx.config({ //debug: true, // 开启调试模式,调用的所有api的返回值会在客户端alert出来，若要查看传入的参数，可以在pc端打开，参数信息会通过log打出，仅在pc端时才会打印。 appId:getWxCfg.appId, // 必填，公众号的唯一标识 timestamp:getWxCfg.timestamp, // 必填，生成签名的时间戳 nonceStr:getWxCfg.nonceStr, // 必填，生成签名的随机串 signature:getWxCfg.signature,// 必填，签名，见附录1 jsApiList:['onMenuShareTimeline','onMenuShareAppMessage','onMenuShareQQ','onMenuShareWeibo','onMenuShareQZone'] // 必填，需要使用的JS接口列表，所有JS接口列表见附录2 }); wx.ready(function(){ //获取“分享到朋友圈”按钮点击状态及自定义分享内容接口 wx.onMenuShareTimeline({ title: setWeixinShare.title, // 分享标题 link: setWeixinShare.link, // 分享链接 imgUrl: setWeixinShare.imgUrl, // 分享图标 success: function () { setWeixinShare.success; // 用户确认分享后执行的回调函数 }, cancel: function () { setWeixinShare.cancel; // 用户取消分享后执行的回调函数 } }); //获取“分享给朋友”按钮点击状态及自定义分享内容接口 wx.onMenuShareAppMessage({ title: setWeixinShare.title, // 分享标题 desc: setWeixinShare.desc, // 分享描述 link: setWeixinShare.link, // 分享链接 imgUrl: setWeixinShare.imgUrl, // 分享图标 type: setWeixinShare.type, // 分享类型,music、video或link，不填默认为link dataUrl: setWeixinShare.dataUrl, // 如果type是music或video，则要提供数据链接，默认为空 success: function () { setWeixinShare.success; // 用户确认分享后执行的回调函数 }, cancel: function () { setWeixinShare.cancel; // 用户取消分享后执行的回调函数 } }); //获取“分享到QQ”按钮点击状态及自定义分享内容接口 wx.onMenuShareQQ({ title: setWeixinShare.title, // 分享标题 desc: setWeixinShare.desc, // 分享描述 link: setWeixinShare.link, // 分享链接 imgUrl: setWeixinShare.imgUrl, // 分享图标 success: function () { setWeixinShare.success; // 用户确认分享后执行的回调函数 }, cancel: function () { setWeixinShare.cancel; // 用户取消分享后执行的回调函数 } }); //获取“分享到腾讯微博”按钮点击状态及自定义分享内容接口 wx.onMenuShareWeibo({ title: setWeixinShare.title, // 分享标题 desc: setWeixinShare.desc, // 分享描述 link: setWeixinShare.link, // 分享链接 imgUrl: setWeixinShare.imgUrl, // 分享图标 success: function () { setWeixinShare.success; // 用户确认分享后执行的回调函数 }, cancel: function () { setWeixinShare.cancel; // 用户取消分享后执行的回调函数 } }); //获取“分享到QQ空间”按钮点击状态及自定义分享内容接口 wx.onMenuShareQZone({ title: setWeixinShare.title, // 分享标题 desc: setWeixinShare.desc, // 分享描述 link: setWeixinShare.link, // 分享链接 imgUrl: setWeixinShare.imgUrl, // 分享图标 success: function () { setWeixinShare.success; // 用户确认分享后执行的回调函数 }, cancel: function () { setWeixinShare.cancel; // 用户取消分享后执行的回调函数 } }); }); }); } }); } function openX_ad(posterid, htmlid, width, height) { if ($(htmlid).length > 0) { var randomnumber = Math.random(); var now_url = encodeURIComponent(window.location.href); var ga = document.createElement('iframe'); ga.src = 'https://www1.elecfans.com/www/delivery/myafr.php?target=_blank&cb=' + randomnumber + '&zoneid=' + posterid+'&prefer='+now_url; ga.width = width; ga.height = height; ga.frameBorder = 0; ga.scrolling = 'no'; var s = $(htmlid).append(ga); } } openX_ad(828, '#berry-300', 300, 250);