。選擇A/D轉換器件需要考慮器件本身的品質和應用的場合要求,基本上,可以根據以下幾個方面的指標選擇一個A/D器件。
(1)A/D轉換器位數
A/D轉換器位數的確定,應該從資料採集系統的靜態精度和動態平滑性這兩個方面進行考慮。從靜態精度方面來說,要考慮輸入訊號的原始誤差傳遞到輸出所產生的誤差,它是模擬訊號數字化時產生誤差的主要部分。量化誤差與A/D轉換器位數有關。一般把8位以下的A/D轉換器歸為低解析度A/D轉換器,9~12 位的稱為中解析度轉換器,13位以上的稱為高解析度轉換器。10位A/D晶片以下誤差較大,11位以上對減小誤差並無太大貢獻,但對A/D轉換器的要求卻提得過高。因此,取10位或11位是合適的。由於模擬訊號先經過測量裝置,再經A/D轉換器轉換後才進行處理,因此,總的誤差是由測量誤差和量化誤差共同構成的。A/D轉換器的精度應與測量裝置的精度相匹配。也就是說,一方面要求量化誤差在總誤差中所佔的比重要小,使它不顯著地擴大測量誤差;另一方面必須根據目前測量裝置的精度水平,對A/D轉換器的位數提出恰當的要求。
目前,大多數測量裝置的精度值不小於01%~0.5%,故A/D轉換器的精度取0.05%~0。1%即可,相應的二進位制碼為10~11位,加上符號位,即為11~12位。當有特殊的應用時,A/D轉換器要求更多的位數,這時往往可採用雙精度的轉換方案。
(2)A/D轉換器的轉換速率
A/D轉換器從啟動轉換到轉換結束,輸出穩定的數字量,需要一定的轉換時間。轉換時間的倒數就是每秒鐘能完成的轉換次數,稱為轉換速率。
確定A/D轉換器的轉換速率時,應考慮系統的取樣速率。例如,如果用轉換時間為100us的A/D轉換器,則其轉換速率為10KHz。根據取樣定理和實際需要,一個週期的波形需採10個樣點,那麼這樣的A/D轉換器最高也只有處理頻率為1KHz的模擬訊號。把轉換時間減小,訊號頻率可提高。對一般的微控制器而言,要在取樣時間內完成A/D轉換以外的工作,如讀資料、再啟動、存資料、迴圈計數等已經比較困難了。
(3)取樣/保持器
採集直流和變化非常緩慢的模擬訊號時可不用取樣保持器。對於其他模擬訊號一般都要加取樣保持器。如果訊號頻率不高,A/D轉換器的轉換時間短,即取樣高速A/D時,也可不用取樣/保持器。
(4)A/D轉換器量程
A/D轉換時需要的是雙極性的,有時是單極性的。輸入訊號最小值有的從零開始,也有從非零開始的。有的轉換器提供了不同量程的引腳,只有正確使用,才能保證轉換精度。在使用中,影響A/D轉換器量程的因素有:量程變換和雙極性偏置;雙基準電壓;A/D轉換器內部比較器輸入端的正確使用。
(5)滿刻度誤差
滿度輸出時對應的輸入訊號與理想輸入訊號值之差。
實際轉換器的轉移函式與理想直線的最大偏移。
。選擇A/D轉換器件需要考慮器件本身的品質和應用的場合要求,基本上,可以根據以下幾個方面的指標選擇一個A/D器件。
(1)A/D轉換器位數
A/D轉換器位數的確定,應該從資料採集系統的靜態精度和動態平滑性這兩個方面進行考慮。從靜態精度方面來說,要考慮輸入訊號的原始誤差傳遞到輸出所產生的誤差,它是模擬訊號數字化時產生誤差的主要部分。量化誤差與A/D轉換器位數有關。一般把8位以下的A/D轉換器歸為低解析度A/D轉換器,9~12 位的稱為中解析度轉換器,13位以上的稱為高解析度轉換器。10位A/D晶片以下誤差較大,11位以上對減小誤差並無太大貢獻,但對A/D轉換器的要求卻提得過高。因此,取10位或11位是合適的。由於模擬訊號先經過測量裝置,再經A/D轉換器轉換後才進行處理,因此,總的誤差是由測量誤差和量化誤差共同構成的。A/D轉換器的精度應與測量裝置的精度相匹配。也就是說,一方面要求量化誤差在總誤差中所佔的比重要小,使它不顯著地擴大測量誤差;另一方面必須根據目前測量裝置的精度水平,對A/D轉換器的位數提出恰當的要求。
目前,大多數測量裝置的精度值不小於01%~0.5%,故A/D轉換器的精度取0.05%~0。1%即可,相應的二進位制碼為10~11位,加上符號位,即為11~12位。當有特殊的應用時,A/D轉換器要求更多的位數,這時往往可採用雙精度的轉換方案。
(2)A/D轉換器的轉換速率
A/D轉換器從啟動轉換到轉換結束,輸出穩定的數字量,需要一定的轉換時間。轉換時間的倒數就是每秒鐘能完成的轉換次數,稱為轉換速率。
確定A/D轉換器的轉換速率時,應考慮系統的取樣速率。例如,如果用轉換時間為100us的A/D轉換器,則其轉換速率為10KHz。根據取樣定理和實際需要,一個週期的波形需採10個樣點,那麼這樣的A/D轉換器最高也只有處理頻率為1KHz的模擬訊號。把轉換時間減小,訊號頻率可提高。對一般的微控制器而言,要在取樣時間內完成A/D轉換以外的工作,如讀資料、再啟動、存資料、迴圈計數等已經比較困難了。
(3)取樣/保持器
採集直流和變化非常緩慢的模擬訊號時可不用取樣保持器。對於其他模擬訊號一般都要加取樣保持器。如果訊號頻率不高,A/D轉換器的轉換時間短,即取樣高速A/D時,也可不用取樣/保持器。
(4)A/D轉換器量程
A/D轉換時需要的是雙極性的,有時是單極性的。輸入訊號最小值有的從零開始,也有從非零開始的。有的轉換器提供了不同量程的引腳,只有正確使用,才能保證轉換精度。在使用中,影響A/D轉換器量程的因素有:量程變換和雙極性偏置;雙基準電壓;A/D轉換器內部比較器輸入端的正確使用。
(5)滿刻度誤差
滿度輸出時對應的輸入訊號與理想輸入訊號值之差。
實際轉換器的轉移函式與理想直線的最大偏移。