基于PWM技術(shù)的A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計

作者：時間：2012-03-13 來源：網(wǎng)絡(luò)

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由于該方法在采樣時無論當(dāng)前采樣值試探值多么接近被測值，其每次采樣的試探次數(shù)都相同，為減小試探次數(shù)提高采樣速率，在本設(shè)計中采用了一種改進的逐次逼近試探算法，可大大減少試探次數(shù)，其具體實現(xiàn)的方法是：當(dāng)?shù)谝淮卧囂酵瓴@得采樣值后，保留當(dāng)前采樣值，不再以剩余對分值作為新的增量，而是以最小值作為初次增量（即：將最低位置1，可將其看作權(quán)值），與上次保留值相加并轉(zhuǎn)換成PWM信號輸出，通過測試比較器輸出確定當(dāng)前增量值是否需要保留，若試探值小于被測模擬量，則保留當(dāng)前試探值，否則去掉。若需要增大試探值時，則可將權(quán)值左移一位再與上次試探值相加，以形成新的試探值，這樣可以使逐次逼近試探值總處在跟蹤試探狀態(tài)，從而大大減少了試探次數(shù)。由于在實際測試過程中被測模擬量一般很少有突變情況發(fā)生，大都處在緩變增加或緩變減小狀態(tài)，因此采用這種改進的逐次逼近的試探算法，將會有效的提高A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率。

　　采用PWM技術(shù)的A/D轉(zhuǎn)換器的主程序，采用匯編語言編寫。其主程序流程圖如圖5所示:

主程序流程圖

　　5. 結(jié)束語

　　采用普通元器件利用MCU內(nèi)部定時器結(jié)合PWM技術(shù)設(shè)計高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器，改變A/D轉(zhuǎn)換的分辨率只須修改PWM定時器的有關(guān)參數(shù)即可，靈活方便，穩(wěn)定性好，線性度高，由于該轉(zhuǎn)換器與系統(tǒng)的連接僅為兩條信號線，因此，可以很方便的采用光電隔離技術(shù)提高系統(tǒng)的抗干擾能力，另外由于電路中的低通濾波環(huán)節(jié)，使得電路本身也具有一定的抗干擾能力，這比較適合在具有較強的干擾環(huán)境中使用，采用改進的逐次逼近試探算法實現(xiàn)對模擬電壓的測量或A/D變換，提高了采樣速率，轉(zhuǎn)換電路設(shè)計及算法實現(xiàn)簡單，測試分辨率和精度較高，具有較好的應(yīng)用價值。

　　本文創(chuàng)新點：利用PWM技術(shù)實現(xiàn)對模擬電壓的測量或A/D變換，既具有較高的分辨率，又具有較好的抗干擾性，且便于采用光電隔離。同時結(jié)合利用改進的逐次逼近試探算法大大減少了試探次數(shù)，轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計及轉(zhuǎn)換算法實現(xiàn)簡單，A/D轉(zhuǎn)換分辨率可以根據(jù)需要任意設(shè)置，具有較好的應(yīng)用價值。

　　目前市場上14—16位的A/D轉(zhuǎn)換器芯片的銷售價格大約在100元—300元之間，具有相應(yīng)分辨率的V/F轉(zhuǎn)換模塊的銷售價格約為100—150元，而采用PWM技術(shù)設(shè)計的A/D轉(zhuǎn)換器中所用到的主要芯片或元器件為：運放：8元；高速比較器LM311或LM393：2元；MCU：15元（但采用A/D轉(zhuǎn)換器芯片時也必須要用MCU，當(dāng)采用用戶系統(tǒng)中的MCU時此費用可?。?，即：總費用包括MCU時才不超過30元，按照保守用量計算：若A/D芯片加V/F轉(zhuǎn)換模塊的年需求總量為十萬片（塊）時，其經(jīng)濟效益是相當(dāng)可觀的。

　　參考文獻：

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