測量和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)第4版姜素材

1、7.1 7.1 電量測量電量測量7.2 7.2 非電量電測法和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成非電量電測法和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成7.3 7.3 傳感器傳感器* *7.4 7.4 有源濾波和測量放大電路有源濾波和測量放大電路* *7.5 7.5 模擬開關(guān)和取樣模擬開關(guān)和取樣- -保持電路保持電路7.6 7.6 數(shù)數(shù)- -模（模（D/AD/A）轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器7.7 7.7 模模- -數(shù)（數(shù)（A/DA/D）轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器7.8 7.8 非電量測量系統(tǒng)舉例非電量測量系統(tǒng)舉例第第7 7章章 測量和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)7.1.1 常用電工測量儀表的分類7.1.2 測量誤差和儀表準(zhǔn)確度7.1.3 電流、電壓、功率

2、和電能的測量7.1 7.1 電量測量電量測量電工測量儀表按測量方法分為直讀式和比較式儀表。直讀式儀表能直接指示被測量的大小，又分為模擬直讀式儀表能直接指示被測量的大小，又分為模擬 式儀表和數(shù)字式儀表。式儀表和數(shù)字式儀表。比較式儀表（例如直流電橋、直流電位差計(jì)、交流電橋）是將被測量和已知的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，從而確定被測量的數(shù)值。7.1.1 7.1.1 常用電工測量儀表的分類常用電工測量儀表的分類表表7.1.1 7.1.1 電工測量儀表上的幾種符號及其意義電工測量儀表上的幾種符號及其意義符號意義符號意義-直流儀表 2 或2kV絕緣強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)電壓2kV交流儀表或儀表直立放置 _ 交直流儀表或儀表水平放置

3、1.5 或1.5準(zhǔn)確度等級1.5級B C工作環(huán)境等級 1 1 1 工作環(huán)境等級分工作環(huán)境等級分A、B、C三組，其中三組，其中A組（溫度組（溫度0 +40,相對濕度相對濕度8080% %以下）不在面板上標(biāo)出；以下）不在面板上標(biāo)出；B溫度溫度-20+50，相對濕度相對濕度85 %以下；以下；C溫度溫度-40+60，相對濕度相對濕度98 %以下。以下。 在用電工測量儀表進(jìn)行測量時(shí)，儀表的讀數(shù)和被在用電工測量儀表進(jìn)行測量時(shí)，儀表的讀數(shù)和被測量的實(shí)際值之間總要存在一定的誤差。測量的實(shí)際值之間總要存在一定的誤差。誤差的表示方法主要有誤差的表示方法主要有絕對誤差絕對誤差和和相對誤差相對誤差： 絕對誤差絕對誤

4、差是指儀表的指示值是指儀表的指示值A(chǔ)x與被測量實(shí)際值與被測量實(shí)際值A(chǔ)0之間的差值，即之間的差值，即 A = Ax-A0 = AA0100%100%相對誤差是指絕對誤差 A與被測量的實(shí)際值A(chǔ)0之間的差值，即7.1.2 7.1.2 測量誤差和儀表準(zhǔn)確度測量誤差和儀表準(zhǔn)確度 儀表的準(zhǔn)確度是按儀表的最大相對額定誤差來儀表的準(zhǔn)確度是按儀表的最大相對額定誤差來分級的，即：分級的，即：Am相對額定誤差：相對額定誤差：m=Am100% 目前我國直讀式電工測量儀表的準(zhǔn)確度分為如目前我國直讀式電工測量儀表的準(zhǔn)確度分為如表表7.1.2所示所示7個等級。個等級。5.0表7.1.2 各級儀表的最大基本誤差儀表的準(zhǔn)確度等

5、級儀表的準(zhǔn)確度等級基本誤差基本誤差% %0.10.10.20.20.50.51.01.01.51.52.52.55.01. 電流和電壓的測量電流和電壓的測量測量直流電流常用測量直流電流常用磁電式電流表磁電式電流表測量直流電壓常用測量直流電壓常用磁電式電壓表磁電式電壓表圓柱型鐵心FF磁電式儀表的結(jié)構(gòu)示意磁電式儀表的結(jié)構(gòu)示意7.1.3 7.1.3 電流、電壓、功率和電能的測量電流、電壓、功率和電能的測量 測量交流電測量交流電流常用電磁式流常用電磁式電流表，測量電流表，測量交流電壓常用交流電壓常用電磁電壓表。電磁電壓表。 電磁式儀表電磁式儀表常采用推斥式常采用推斥式結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)?？蓜予F片固定鐵片固定線

6、圈電磁式儀表結(jié)構(gòu)示意電磁式儀表結(jié)構(gòu)示意2. 2. 功率和電能的測量功率和電能的測量 功率的測量常采用功率計(jì)直接測量。目前常用功率的測量常采用功率計(jì)直接測量。目前常用的是電動式功率計(jì)，它是電動式儀表的一種。的是電動式功率計(jì)，它是電動式儀表的一種。固定線圈固定線圈可動線圈FF電動式儀表結(jié)構(gòu)示意電動式儀表結(jié)構(gòu)示意i2ii1*+-u功率計(jì)接線功率計(jì)接線負(fù)載感應(yīng)式電度表結(jié)構(gòu) 非電量電測法非電量電測法 傳感器傳感器信號處理信號處理A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 模擬顯示模擬顯示數(shù)字顯示數(shù)字顯示計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)原理框圖* *7.27.2非電量電測法和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成非電量電測法和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)采集

7、系統(tǒng)的組成 傳感器1模擬信號1濾波放大1 S/H 1 傳感器2模擬信號2濾波放大2 S/H 2 傳感器n模擬信號n濾波放大n S/H nA/D微機(jī)系統(tǒng)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)原理框圖傳感器是一種以測量為目的，能夠感受規(guī)定的被傳感器是一種以測量為目的，能夠感受規(guī)定的被測量，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件測量，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置?；蜓b置。按被測對象的參數(shù)分類按被測對象的參數(shù)分類：溫度、速度、力：溫度、速度、力正確合理選擇傳感器正確合理選擇傳感器: 精度、可靠性、穩(wěn)定性、精度、可靠性、穩(wěn)定性、抗干擾性?？垢蓴_性。7.3 7.3 傳感器傳感器幾種常用傳感器介紹溫度傳感器溫度傳感器金屬

8、熱電阻、半導(dǎo)體熱電阻（熱敏電阻）、熱電金屬熱電阻、半導(dǎo)體熱電阻（熱敏電阻）、熱電偶、集成穩(wěn)度傳感器。偶、集成穩(wěn)度傳感器。熱敏電阻又分：熱敏電阻又分：PTC（阻值隨溫度成正比變（阻值隨溫度成正比變化）、化）、NTC（阻值隨溫度成反比變化）。（阻值隨溫度成反比變化）。常用測溫電路常用測溫電路力傳感器力傳感器外引線外引線焊接電極焊接電極內(nèi)引線內(nèi)引線硅條硅條膠膜襯底膠膜襯底半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片應(yīng)變測量電路應(yīng)變測量電路kllRRRRUUs4熱釋電紅外線傳感器熱釋電紅外線傳感器氣體傳感器氣體傳感器電極電極加熱器加熱器瓷絕緣管瓷絕緣管旁熱式氣敏器件結(jié)構(gòu)及符號旁熱式氣敏器件結(jié)構(gòu)及符號SnO2燒結(jié)體燒結(jié)體1

9、23456（a）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)（b）符號）符號220VBZ 氖管氖管家用可燃性氣體報(bào)警器電路家用可燃性氣體報(bào)警器電路氣敏傳感器氣敏傳感器蜂鳴器蜂鳴器BR霍爾傳感器霍爾傳感器o 霍爾傳感器是將霍爾元件、放大器、溫度補(bǔ)償器及穩(wěn)壓電路集成在一個芯片上，它基于霍爾磁效應(yīng)，可以將磁場磁通量的變化轉(zhuǎn)化成為線性的電壓信號輸出。o 用霍爾元件可以制成霍爾電流傳感器、霍爾電壓傳感器及霍爾功率傳感器o 另外，霍爾元件可用于位置及位移檢測，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角及移動速度檢測等。電梯智能稱重變送裝置 7.4.1 7.4.1 有源濾波電路有源濾波電路7.4.2 7.4.2 測量放大電路測量放大電路* *7.4 7.4 有源濾波器和測

10、量放大電路有源濾波器和測量放大電路1.低通有源濾波電路RCRfR1uiRC濾波環(huán)節(jié)濾波環(huán)節(jié)同相輸入比例放大電路負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)一階低通有源濾波電路一階低通有源濾波電路 7.4.1 7.4.1 有源濾波電路有源濾波電路= (1+ RfR1)1+ jRCUi.=Af1 + j c11 + ( c)2=Af arctancH(j)=Ui.UO.H(j)1 + ( c)2=Af arctan（c （ ） =）幅頻特性相頻特性UO.= (1+ RfR1)R - jC1- jC1Ui.=Af1 + j cUi.H(j)1 + ( c)2=Af 0.707Af0c H(j ) )(00 -4-2 arctan（c

11、 （ ） =）幅頻特性相頻特性 用低通濾波器進(jìn)行信號處理示例高通濾波電路RCRfR1uiUO.= (1+ RfR1)R + jC1Ui.RR + jC1Ui.R=Af1 - jUi.=Afc一階高通濾波電路uo=Af1 - j c1H(j)=Ui.UO.H(j)1 + ( c)2=Af arctan（c （ ）=）0.707Af0c H(j) )(0c 42帶通和帶阻濾波電路的幅頻特性測量放大電路的作用 將傳感器送來的微弱信號進(jìn)行放大，再送到后面電路去處理。對測量放大電路的要求 輸入電阻高、躁聲低、穩(wěn)定性好、精度及可靠性高、共模抑制比大、線性度好、失調(diào)小、并有一定的抗干擾能力。7.4.2 7.

12、4.2 測量放大電路測量放大電路 1. 用集成運(yùn)放組成的測量放大電路ui1uoR1ui2R1RPR2R2R3R3A1A2A3uo1uo2iP 同相 輸入 同相 輸入ui1uoR1ui2R1RPR2R2R3R3A1A2A3uo1uo2iPiP=ui1ui2RP=ui1ui2Aduo=R3R2（1+2R1RP）uo2uo1=（R1+RPR1+） iP=（1+2R1RP）（ui2ui1）uo=R3R2uo2uo1（1+2R1RP）（ui2ui1）=R3R2）2. 2. 集成測量放大電路芯片集成測量放大電路芯片在要求較高場合采用。具有外接元件少，無需精密在要求較高場合采用。具有外接元件少，無需精密匹配

13、電阻，結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。匹配電阻，結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。IN+IN-+-UiRSU Uo oU-U+RG10K100KAD5217121310846115142913GSiodRRUUARG取不同值取不同值，Ad:0.110003 3 隔離放大器隔離放大器+UC2+UC1UoUiI2I3I1CR3R2R1V2V1+-+)()(123112IgIIgI231112232233)()(RRIgIgRRIRIRUUAio 7.5.1 7.5.1 模擬開關(guān)模擬開關(guān)7.5.2 7.5.2 取樣取樣- -保持（保持（S/HS/H）電路）電路* *7.5 7.5 模擬開關(guān)和取樣模擬開關(guān)和

14、取樣- -保持電路保持電路 模擬開關(guān)用于傳輸模擬信號，它主要由控制電路和開關(guān)電路兩部分組成。構(gòu)成方式：雙極型晶體管電路構(gòu)成方式：雙極型晶體管電路MOS場效應(yīng)晶體管 主要介紹由主要介紹由CMOS傳輸門構(gòu)成的模擬開關(guān)和集傳輸門構(gòu)成的模擬開關(guān)和集成多路模擬開關(guān)。成多路模擬開關(guān)。 7.5.1 7.5.1 模擬開關(guān)模擬開關(guān)UiUoCPCPUDDT1T2電路電路CPUoUiCPTG圖形符號圖形符號CP=1，Uo=Ui；CP=0，高阻，高阻，Ui無法傳輸?shù)綗o法傳輸?shù)経oCMOS傳輸門傳輸門模擬開關(guān)UoUiTG1DDUiUo電路電路圖形符號圖形符號當(dāng)當(dāng)D=1，開關(guān)閉合，開關(guān)閉合，Uo=Ui；D=0，開關(guān)斷開，

15、開關(guān)斷開 CC4051模擬開關(guān)模擬開關(guān)CBA30UDD123456781615141312111091246COMMON75INHUEEUSSCC4051ABCINH電平轉(zhuǎn)換電路譯譯 碼碼 電電 路路12345670輸出輸出COMMON CC4051功能表功能表地址輸入地址輸入輸出通道輸出通道INHABCCOMMON100000000-00000101001110010111011101234567uoA2CuiA1uc（t）（t）（t） 輸入緩沖輸入緩沖 放大器放大器模擬開關(guān)保持電容 輸出緩沖輸出緩沖 放大器放大器采樣采樣- -保持電路波形圖保持電路波形圖采采樣樣采采樣樣采采樣樣保保持持保保

16、持持uiucuo（t）（t）（t）ttt調(diào)零調(diào)零輸入輸入邏輯控制邏輯控制參考電壓參考電壓輸出輸出+-+S-H集成芯片及峰值檢測電路集成芯片及峰值檢測電路 7.6.1 T 7.6.1 T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器7.6.2 7.6.2 集成集成D/AD/A轉(zhuǎn)換器舉例轉(zhuǎn)換器舉例7.6 7.6 數(shù)數(shù)/ /模模(D/A)(D/A)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIRfUO8ABCDIo1Io2基準(zhǔn)電源基準(zhǔn)電源模模擬擬開開關(guān)關(guān)T T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)電流求和放大器電流求和放大器并行數(shù)字輸入并行數(shù)字輸入D=0， S 接地；接

17、地；D=1， S 接接“虛地虛地”。7.6.1 T7.6.1 T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器梯形電阻網(wǎng)絡(luò)A A、B B、C C、D D任意一點(diǎn)，其右邊的電阻網(wǎng)絡(luò)等效電阻均等于R R 。RUIREF34322II24222II14122II04022II)2222(20011223341DDDDIIout)2222(2)2222(20011223340011223341DDDDRRUDDDDIRIRUfREFfoutfo)2.22(2002211DDDRRUUnnnnnfREFo對對n位位D/A有有 D/AD/A的主要技術(shù)參數(shù)的主要技術(shù)參數(shù) 分 辨 率: : 是指最小輸出電壓（是

18、指最小輸出電壓（ 對應(yīng)的輸入二進(jìn)制數(shù)為對應(yīng)的輸入二進(jìn)制數(shù)為1 1 ）與最大）與最大輸出電壓輸出電壓( (對應(yīng)的輸入二進(jìn)制數(shù)的所有位全為對應(yīng)的輸入二進(jìn)制數(shù)的所有位全為1)1)之比。之比。 分辨率分辨率= =1/（2n-1）例如十位數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率為：例如十位數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率為：1210-10.001 轉(zhuǎn)換精度：表示實(shí)際輸出的電壓值與理想的輸出電壓值之間的差別。表示實(shí)際輸出的電壓值與理想的輸出電壓值之間的差別。 轉(zhuǎn)換速度：從數(shù)碼輸入到模擬電壓穩(wěn)定輸出間的時(shí)間稱為轉(zhuǎn)換速度。從數(shù)碼輸入到模擬電壓穩(wěn)定輸出間的時(shí)間稱為轉(zhuǎn)換速度。 CC7520 D/A轉(zhuǎn)換器 CC7520 CC7520是是1010位位C

19、MOSCMOS電流開關(guān)型電流開關(guān)型D/AD/A轉(zhuǎn)換器，其結(jié)構(gòu)簡單，通用性好。轉(zhuǎn)換器，其結(jié)構(gòu)簡單，通用性好。片內(nèi)只含倒片內(nèi)只含倒T T型電阻網(wǎng)絡(luò)、電子開關(guān)和反饋電阻型電阻網(wǎng)絡(luò)、電子開關(guān)和反饋電阻R RF F，應(yīng)用時(shí)外部要接參考，應(yīng)用時(shí)外部要接參考電壓源和運(yùn)算放大器。電壓源和運(yùn)算放大器。Iout1Iout2GNDD9D8D7D6D5D4D3D2D1D0UDDUREFRF12345678161514131211109 CC7520 CC7520 外部引腳圖外部引腳圖引腳功能引腳功能 Iout1、Iout2：電流輸出端GND：接地端：接地端D9D0：數(shù)字信號輸入端：數(shù)字信號輸入端UDD：電源輸入端，：

20、電源輸入端，5 10VUREF：基準(zhǔn)電源，10V +10VRF：反饋信號輸入端：反饋信號輸入端7.6.2 7.6.2 集成集成D/AD/A轉(zhuǎn)換器舉例轉(zhuǎn)換器舉例 CC7520 D/ACC7520 D/A轉(zhuǎn)換器應(yīng)用電路12341615141312CC7520D0D1D9UREFUDD+_U0UO= (D9 29+D8 28+D121+D020) UREF 210 程控三角波/ /方波發(fā)生器D8D7D0+_U01123416151413CC752056D9_+UREF+15VU02A1A2CR1R210kUO2UO110091281922224 DDDDRCT概述概述 7.7.1 7.7.1 逐次逼

21、近型逐次逼近型A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器7.7 7.7 模模/ /數(shù)數(shù)(A/D)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 A/D A/D 轉(zhuǎn)換器的作用是將輸入的模擬電壓數(shù)字化。直接直接轉(zhuǎn)換器：轉(zhuǎn)換器：逐次逼近型、并聯(lián)比較型等逐次逼近型、并聯(lián)比較型等間接轉(zhuǎn)換器：單積分型、雙積分型等單積分型、雙積分型等概述概述電壓比較器n位位D/A 轉(zhuǎn)換器逐次逼近寄存器節(jié)拍脈沖發(fā)生器輸 出 寄存器基準(zhǔn)電源7.7.1 7.7.1 逐次逼近型逐次逼近型A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器順序順序d3 d2 d1 d0UA/V比較比較該位該位1 1的去留的去留11 1 0 0 0 0 0 04UAUI1 1 0 0 1 1 0 035UAUI1 1

22、0 0 1 1 1 145.5UAUI留留去去留留留留UA逼近逼近UI的波形的波形四位逐次逼近型四位逐次逼近型ADC的的轉(zhuǎn)換過程轉(zhuǎn)換過程UA逼近逼近U1的波形的波形5.52O512346UA/V2341脈沖順序四位D/A轉(zhuǎn)換器1D QCD QCD QCD QC+C4C3C2C1C0SDJKRDCQ0SDJKRDCQ1SDJKRDCQ2SDJKRDCQ3+Ui=5.52V比較器比較器節(jié)節(jié)拍拍脈脈沖沖發(fā)發(fā)生生器器時(shí)鐘時(shí)鐘脈沖脈沖數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器d3d2d1d0逐次比較寄存器逐次比較寄存器U0U+U+JKU0= (d323+d222+d121+d020)24URCC0C2C1C3C40 01 1

23、000UR=8VU0=4V1 10 00 00 00 00 010 01 11 11 10 01 11 1U0=5VU0=6V0 01 1U0=5.5V四位逐次逼近型四位逐次逼近型A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器D/A集成集成A/DA/D芯片芯片ADC0801各管腳功能各管腳功能：D0 D7：八位數(shù)字信號輸出端：八位數(shù)字信號輸出端UCC：電源端，：電源端， UCC =5VDGND：數(shù)字地端：數(shù)字地端AGND：模擬地端CS：片選信號，低電平有效：片選信號，低電平有效RD：讀出端，：讀出端，低電平有效低電平有效WD：寫入端，低電平有效：寫入端，低電平有效CLKIN：外部時(shí)鐘脈沖輸入端：外部時(shí)鐘脈沖輸入端C

24、LKR：內(nèi)部時(shí)鐘脈沖端：內(nèi)部時(shí)鐘脈沖端INTR：輸出控制端 UIN(+)、UIN(-)：模擬量輸入端ADC0801ADC0801外引腳圖外引腳圖 雙積分型雙積分型A/DA/D轉(zhuǎn)換器屬于電壓時(shí)間變換轉(zhuǎn)換器屬于電壓時(shí)間變換的間接的間接A/DA/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 基本原理是將一段時(shí)間內(nèi)的輸入模擬電基本原理是將一段時(shí)間內(nèi)的輸入模擬電壓壓 U Ui i 和參考電壓和參考電壓U UR R 通過兩次積分，變換成與通過兩次積分，變換成與輸入電壓平均值成正比的時(shí)間間隔，再變換輸入電壓平均值成正比的時(shí)間間隔，再變換成正比于輸入模擬信號的數(shù)字量。成正比于輸入模擬信號的數(shù)字量。* *7.7.2 7.7.2 雙積分型

25、雙積分型A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器UiURABS1RS2Cuo積分器積分器比較器比較器CP數(shù)字量輸出數(shù)字量輸出_+計(jì)數(shù)器控制邏輯電路_+&脈沖發(fā)生器+A1A2雙積分型A/DA/D轉(zhuǎn)換器原理圖URUiABS1RS2Cuo積分器積分器比較器比較器CP數(shù)字量輸出數(shù)字量輸出_+計(jì)數(shù)器控制邏輯電路_+&脈沖發(fā)生器+A1A2CPuottt000UPT1T2Dout 1. 定時(shí)采樣階段：定時(shí)采樣階段： S1合向合向A側(cè)，從側(cè)，從0開始對開始對Ui積分。積分。dtURCutio01URUiABS1RS2Cuo積分器積分器比較器比較器CP數(shù)字量輸出數(shù)字量輸出_+計(jì)數(shù)器控制邏輯電路_+&脈沖發(fā)生器+A1A2CPuo

26、ttt000UPT1T2Dout t=T1 時(shí)，時(shí)， S1合向合向B側(cè)，停止采側(cè)，停止采樣。樣。 t=t1積分器輸出為積分器輸出為UP =-RCT1Ui=-RCTCUi2nURUiABS1RS2Cuo積分器積分器比較器比較器CP數(shù)字量輸出數(shù)字量輸出_+計(jì)數(shù)器控制邏輯電路_+&脈沖發(fā)生器+A1A2CPuottt000UPT1T2Dout 2. 比較讀數(shù)階段：比較讀數(shù)階段： t T1時(shí)，積分器的輸出電壓UPuo =-RC1（U R）tT1dtDout =2nU RUi模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)分分 辨辨 率率 以輸出二進(jìn)制的位數(shù)表示分辨率以輸出二進(jìn)制的位數(shù)表示分辨率。位數(shù)越多

27、,誤差越小,轉(zhuǎn)換精度越高。轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度 它是指完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。它是指完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。轉(zhuǎn)換時(shí)間是指從接到轉(zhuǎn)換控制信號開始到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出信號所經(jīng)過的這段時(shí)間。相對精度相對精度 它是指實(shí)際的各個轉(zhuǎn)換點(diǎn)偏離理想特性的誤差它是指實(shí)際的各個轉(zhuǎn)換點(diǎn)偏離理想特性的誤差。在理想情況下，所有的轉(zhuǎn)換點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在一條直線上。輸出結(jié)果狀態(tài)輸出結(jié)果狀態(tài)千位數(shù)為千位數(shù)為0千位數(shù)為千位數(shù)為1輸出結(jié)果為正值輸出結(jié)果為正值輸出結(jié)果為負(fù)值輸出結(jié)果為負(fù)值輸入信號過量程輸入信號過量程輸入信號欠量程輸入信號欠量程千位千位百位百位十位十位個位個位千位千位百位百位十位十位溫度測量系統(tǒng)原理框圖：溫度信號1溫度信號2

28、信號采集電路模擬開關(guān)放大濾波電路A/D轉(zhuǎn)換電路數(shù)碼顯示電路計(jì)算機(jī)系統(tǒng)說明說明：一般：一般A/DA/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號直接送給計(jì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號直接送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理、顯示、傳輸、打印和實(shí)現(xiàn)各算機(jī)系統(tǒng)處理、顯示、傳輸、打印和實(shí)現(xiàn)各種控制功能。本例中，用數(shù)碼顯示電路替代種控制功能。本例中，用數(shù)碼顯示電路替代微機(jī)。微機(jī)。* *7.8 7.8 非電量測量系統(tǒng)舉例非電量測量系統(tǒng)舉例5VAD590R12k35.7k9k35.7k2k1k3 3C 0.1F+5VS1-S3R3R2R4R2R3R42k2k9k+_A0OP077.2kUx84AD584115VUR+10VR1測溫系統(tǒng)電路圖測溫系統(tǒng)電路圖1COM

29、MANCC4051INHABC01 基基準(zhǔn)電準(zhǔn)電源源模擬模擬開關(guān)開關(guān) 信信號采號采集集 放大濾放大濾 波電路波電路123CC1403UREFEOCDUUAGUx+5VRD20k2VUxR1C1C01C02R1/C10.1F0.1F470kCLKICLKO300kABCDLTLEBICC4511+5V-5VORQ0Q1Q2Q3USSUDD R7 71001007 7ROPRM20021513141216+5V912345CC14138DS4DS3DS2DS1測溫系統(tǒng)電路圖2CC14433 A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器換器位選擇位選擇 驅(qū)動器驅(qū)動器 譯碼器譯碼器o 溫度傳感器AD590AD590，二端式集成溫度

30、電流傳感器。o 測溫范圍：5555 150150，精度0.30.3o 使用直流電源范圍4V4V 30V30Vo 線性電流輸出：1 1A/KA/K注意：AD590AD590測量的是熱力學(xué)溫度K K。 K=K=。C+273.2C+273.21.1.信號采集電路o 采用八選一多路模擬開關(guān)CC4051,CC4051,可巡回監(jiān)測8 8路被測溫度信號o 通過開關(guān)S S1 1、S S2 2、S S3 3控制CC4051CC4051地址輸入端A A、B B、C C的電平，以選擇通道。本系統(tǒng)以2 2路被測溫度信號為例。2.2.模擬開關(guān)7.2kR1R235.7k2kR3R42k9kUx5V10VI1I2ITAD5

31、903. 3. 放大電路放大電路由圖可知：由圖可知：21IIIT2121110RRRRUIR4320RRUIx432110RRUIRRxT)(10(4321RRRRIUTx調(diào)調(diào)R20.9k，R3=1k, ,361010)102 .273(TxIU00時(shí)，時(shí)，IT=273.210-6A,Ux=0;故故溫度升高溫度升高1，Ux增加增加10mV。4. A/D轉(zhuǎn)換和顯示電路 由CC14433A/DCC14433A/D片、驅(qū)動LEDLED的譯碼顯示器CC4511CC4511和位選擇驅(qū)動器CC1413CC1413組成。（1 1） CC14433A/D轉(zhuǎn)換器 積分電阻R1=470k，積分電容C1= 0.1F

32、， 時(shí)鐘頻率66kHz66kHz，采樣速率4.16次/ /秒， 顯示更新數(shù)據(jù)輸入端DU與轉(zhuǎn)換結(jié)束信號端EOC直接相連，以使A/D轉(zhuǎn)換器不斷顯示更新的數(shù)據(jù)。（2 2） CC4511CC4511譯碼器譯碼器四位鎖存器四位鎖存器七段譯碼電路七段譯碼電路驅(qū)動器驅(qū)動器LEBILTABCDabcdefgCC4511結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)框圖UDDfgabcdeABCLTBILEDGND12345678CC4511161514131211109CC4511引腳排列引腳排列LELE=1=1時(shí)，保持原有鎖存的時(shí)，保持原有鎖存的BCDBCD碼不變；碼不變；LELE=0=0時(shí)，輸入的時(shí)，輸入的BCDBCD碼直接輸出。碼直接輸出。LTLT=0=0時(shí)，時(shí)，a ag g全亮，顯示全亮，顯示 8 8；BIBI=0=0時(shí)，時(shí)，a ag g全暗，無字形顯示。本例中，當(dāng)輸入電壓超出量程時(shí)，全暗，無字形顯示。本例中，當(dāng)輸入電壓超出量程時(shí)，電路置電路置BIBI為為0 0。（3 3） CC1413位驅(qū)動器位驅(qū)動器I1GND12345678CC1413161514131211109O1O2O3O4O5O6O7UDDI2I3I4I5I6I7CC1413引腳排列引腳排列 本