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為了提高電路的抗干擾能力, 一般模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器件可以采用V/ F 變換器件, 將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào), 送入單片機(jī)測(cè)量; 此外, 也可采用雙積分A/D 轉(zhuǎn)換器件。但這兩種方法的缺點(diǎn)就是外圍器件較多, 比較復(fù)雜, 并且受元器件的性能影響, 器件的分辨力不會(huì)太高。因此, 在使用這類(lèi)較低精度A/D 轉(zhuǎn)換器測(cè)量大動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)之前, 必須通過(guò)程控增益放大器( PGA) 進(jìn)行信號(hào)調(diào)理, 使進(jìn)入A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)大小合適, 這樣才能滿(mǎn)足測(cè)量精度。
近幾年出現(xiàn)了高精度的2 -$ 型A/ D 轉(zhuǎn)換器, 這種轉(zhuǎn)換器件采樣頻率高, 對(duì)抗混疊濾波器要求低, 芯片內(nèi)部主要由數(shù)字電路組成, 模擬部分的電路較少, 易于實(shí)現(xiàn)高精度, 并且成本較低, 廣泛應(yīng)用于儀器儀表, 工業(yè)數(shù)據(jù)采集等場(chǎng)合。對(duì)于大動(dòng)態(tài)范圍的低頻信號(hào)測(cè)量, 也可采用高分辨力的2-$ 型A/D 轉(zhuǎn)換器, 大動(dòng)態(tài)輸入的信號(hào)直接進(jìn)入A/ D 轉(zhuǎn)換器, 利用該A/ D 轉(zhuǎn)換器的高分辨力特點(diǎn)去滿(mǎn)足大動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)測(cè)量的精度, 而成本并不比上面的方案高多少, 且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 性能可靠。由于本系統(tǒng)的信號(hào)強(qiáng)弱信號(hào)之比約為300 倍, 若最強(qiáng)的信號(hào)占有20 位A/ D 的話(huà), 那最弱的信號(hào)能使用該A / D 的11 位多, 能夠滿(mǎn)足精度達(dá)到0. 1%的要求。在本系統(tǒng)里, 采用了TI 公司的ADS1244, 該芯片有以下特點(diǎn):20 位有效分辨力;0. 0002% 的非線(xiàn)性( 典型值) ;簡(jiǎn)單的兩線(xiàn)串行輸出接口;片內(nèi)的數(shù)字濾波器;自校準(zhǔn)功能。
當(dāng)該A/D 轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘選擇合適時(shí), 片內(nèi)的數(shù)字濾波器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)50Hz 或60Hz 頻率的陷波, 并能對(duì)高頻信號(hào)濾波, 提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。此外, 可以將光強(qiáng)采樣電路裝入金屬屏蔽盒中, 并就近安置在分光系統(tǒng)的輸出位置, 通過(guò)兩線(xiàn)串行輸出接口與單片機(jī)電路相連接, 這樣的設(shè)計(jì)將模擬與數(shù)字電路分開(kāi),盡量減小外界干擾帶來(lái)測(cè)量的誤差, 提高測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度。通過(guò)對(duì)光電轉(zhuǎn)換電路的噪聲進(jìn)行分析, 可以滿(mǎn)足模擬信號(hào)精度的要求。此外, 本測(cè)量方案使用高精度2 -$ 型A/ D 轉(zhuǎn)換器件, 簡(jiǎn)化了電路, 提高了可靠性。大動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)直接進(jìn)入A/ D 轉(zhuǎn)換器, 而測(cè)量過(guò)程中不必調(diào)整增益, 方便了軟件編程。這種采用高精度2-$ 型A/ D 器件價(jià)格并不太貴, 并可以省去可編程增益放大器( PGA) , 因此電路成本并不十分高。
