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  • 这是PT100温度传感器的恒流源式测温电路原理图,采用Altium Designer画图,详见本人博客:https://blog.csdn.net/jaysur/article/details/101284413
  • AD电路设计

    2018-09-11 20:40:09
    AD 电路设计 教程 的资源如果因版权、使用、内容完整度 等原因被举报并通过官方审核,将扣除通过该资源获
  • 数据采集AD转换电路
  • AD模块电压采集电路

    千次阅读 2019-02-24 14:57:36
    AD模块电压采集电路 模拟电压转换电路,    24V电压采集:  公式:Vout = Vin/(100+10)*10/(2+100)*100    12V电压采集:  公式:Vout = Vin/(10+2)*2/(2+100)*100    5V电压采集:  公式...

    AD模块电压采集电路

    模拟电压转换电路,

     

      24V电压采集:

      公式:Vout = Vin/(100+10)*10/(2+100)*100

      

      12V电压采集:

      公式:Vout = Vin/(10+2)*2/(2+100)*100

     

      5V电压采集:

      公式:Vout = Vin/(1+1)*1/(2+100)*100

     

      3.3V电压采集:

      公式:Vout = Vin/(1+4.7)*4.7/(2+100)*100

     

      单片机端统一接3.3V的参考电压,采用12位的AD转换器,故Vout = (AD采样值/4096)*3.3

     

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  • 基于ad采样电路的多路开关量采集装置及其采集方法【技术领域】[0001] 本发明设及多路开关量采集技术。【背景技术】[0002] 现有对按键等开关量采样电路的开关量进行采集的方式大多都是通过CPU的1/ 0口实现,即;一个I...

    基于ad采样电路的多路开关量采集装置及其采集方法

    【技术领域】

    [0001] 本发明设及多路开关量采集技术。

    【背景技术】

    [0002] 现有对按键等开关量采样电路的开关量进行采集的方式大多都是通过CPU的1/ 0口实现,即;一个I/O口实现对一个开关量的采集,该样的电路结构比较简单,开关量状态 采集速度也比较快,实用性较强。但是,往往由于CPU具有固定数量的I/O口,导致所能采 集的开关量的数量受到限制,当需要采集的开关量的数量比较多的时候,如果CPU的I/O数 量不够、没有可拓展空间时,需要外挂一个CPU或者更换更多I/O口的CPU或者增加I/O口 扩容的驱动电路,该些方法不但增加了成本,并且还增加电路板所需要的面积、增加PCB板 的设计难度、也会导致信号相互产生干扰。

    【发明内容】

    [0003]本发明为了解决在现有采集多路开关的电路必须选择多I/O口的CPU或增加I/O口扩容驱动电路导致成本过高、抗干扰能力差的问题,提出了一种基于AD采样电路的多路 开关量采集装置及其采集方法。

    [0004] 基于AD采样电路的多路开关量采集装置包括AD采样电路、电源VCC和N个电阻,N> 1,每个按键均串联一个电阻形成一个按键支路,所有按键支路均并联在AD采样电路的 模拟信号输入端与电源VCC的地之间,所述AD采样电路的模拟信号输入端与电源VCC的正 极之间串联一个阻值为R的电阻,按键Si至按键Sw串联的电阻的电阻值逐渐递减,按键Si 所在的按键支路在按键闭合状态的阻值为Ri,〇

    [0005] 上述基于AD采样电路的多路开关量采集装置的多路开关量采集方法包括:

    [0006]通过AD采样电路采集其模拟信号输入端电压的电压采集步骤;

    [0007]根据电压采样电路获得的电压获得按键电阻值的电阻计算步骤;

    [000引根据电阻计算步骤获得的按键电阻值与按键并联电路结构判定获得某一个按键 或多个按键闭合的状态的按键状态判定步骤。

    [0009]有益效果;本发明在解决增加电路开关量采集数量的时候,并没有采用现有固有 的设计思路去考虑选择更多I/O口的CPU,或者从改变数字电路结构的思路入手,即;本发 明完全擬弃了现有解决同类问题的思路,而是采用采集模拟信号的AD采样电路来实现对 多路开关量的采集。所述AD采样电路是目前非常成熟的技术,即;硬件电路性能稳定可靠, 对应的数据处理技术也是非常成熟的技术,即;对采集获得的电压信号的处理技术也很成 熟,因此采用AD采样电路来实现对多路开关量的采集的装置和方法可靠稳定。

    [0010] 本发明的基本原理是:将每个开关量与一个电阻串联形成开关支路,然后所有开 关支路并联后与一个电阻串联在电源的正负极之间,然后通过AD采样该并联电路的电压, 根据该电压就能够获得并联电路的总体阻值,然后根据该个阻值确定并联电路中的那几条 支路是闭合的,进而达到确定相应的那个几个开关是闭合状态,最终实现对开关量状态的 采集。本发明的要点在于并联电路中每个支路的电阻的选择,进而达到任意一个或者多个 开关被按下时、整个并联电路的阻值是不同的,该只需要根据AD采样电路的分辨率,然后 进行充分的计算即可实现。

    [0011] 本发明所述的装置成本低,可扩展型好,并且,本发明所述的装置如果增加一个开 关量的采集,只需要在电路上增加一个串联电阻即可,硬件改变很少,配合改变计算方法即 可。

    【附图说明】

    [001引图1为本发明所述的一种基于AD采样电路的多路开关量采集装置的电路原理示 意图。

    【具体实施方式】

    【具体实施方式】 [0013] 一、本所述的基于AD采样电路的多路开关量采集装 置包括AD采样电路、电源VCC和N个电阻,N> 1,每个按键均串联一个电阻形成一个按键 支路,所有按键支路均并联在AD采样电路的模拟信号输入端与电源VCC的地之间,所述AD 采样电路的模拟信号输入端与电源VCC的正极之间串联一个阻值为R的电阻,按键Si至按 键Sw串联的电阻的电阻值逐渐递减,按键Si所在的按键支路在按键闭合状态的阻值为R1, 0

    [0014] 本实施方式中,通过AD采样电路对多个按键组合的多种按键状态所获得的节点 电压进行采样,根据AD采样电路的分辨率,将按键Si至按键SW串联的电阻的电阻值设为逐 渐递减,并且保证,任意一个按键被按下、任意多个按键同时被按下获得的并联阻值均不相 同,通过AD采样电路采集其模拟信号输入端电压获得按键电阻值,并根据电阻计算步骤获 得的按键电阻值与按键并联电路结构判定获得某一个按键或多个按键闭合的状态,从而实 现多路开关量采集。

    [0015] 本实施方式所述的多路开关量采集装置能够实现对多路开关量进行采集,并且AD 采样电路的成本较低,计算过程也均为电路常用的计算方法,较传统的开关量采集装置更 具有实用性。

    【具体实施方式】 [0016] 二、本与一所述的基于AD采样电路的 多路开关量采集装置的区别在于,所述N个开关全部按下之后,AD采样电路的模拟电压信 号输入端输入的电压大于AD采样电路的最小分辨电压。

    【具体实施方式】 [0017] S、本与一所述的基于AD采样电路的 多路开关量采集装置的区别在于,第i个按键单独按下的时候,AD采样电路的模拟信号输 入端输入的电压为Vi,则有;Vi与Vi+1的差值大于AD采样电路的最小分辨电压。

    【具体实施方式】 [0018] 二与S所述的方案主要是针对AD采样电路的最小分 辨电压对电路中的电阻值进行设置,W便AD采样电路能够采集到任何按键闭合情况下的 电压值。

    【具体实施方式】 [0019] 四、结合图1说明本,本与具体实施方 式一所述的基于AD采样电路的多路开关量采集装置的区别在于,所述每个按键均并联一 个电容。

    [0020] 本实施方式中增加了电容,能够在按键在关断时减少按键关断的两个触点之间形 成的电弧,同时也能够防止按键触点的接触噪声,使得AD采样电路采样得到的电压值更加 精确。

    【具体实施方式】 [0021] 五、本所述为一所述的基于AD采样电 路的多路开关量采集装置的多路开关量采集方法,所述方法包括:

    [0022] 通过AD采样电路采集其模拟信号输入端电压的电压采集步骤;

    [0023] 根据电压采样电路获得的电压获得按键电阻值的电阻计算步骤;

    [0024] 根据电阻计算步骤获得的按键电阻值与按键并联电路结构判定获得某一个按键 或多个按键闭合的状态的按键状态判定步骤。

    [0025] 本实施方式中,通过AD采样电路采集其模拟信号输入端电压获得按键电阻值,并 根据电阻计算步骤获得的按键电阻值与按键并联电路结构判定获得某一个按键或多个按 键闭合的状态,从而实现多路开关量采集

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  • AD采集---理论

    千次阅读 2019-12-02 11:21:29
    **实现对模拟信号的采集,要首先对其进行滤波、信号转换、分压限幅...A/D采集电路的基本结构中在接收电路之后,必须使用滤波电路滤去不必要的电信号。滤波电路的作用实质上就是“选频”,即允许某一部分频率的信号顺...

    **实现对模拟信号的采集,要首先对其进行滤波、信号转换、分压限幅、信号放大等预处理,消除杂波干扰,增加信号的驱动能力和抗干扰能力满足A/D转换的输入条件,提高分辨率和测量精度;同时满足使用隔离、保护等电路避免输入信号可能发生的超压等现象对模块内部器件的损坏。
    在这里插入图片描述
    A/D采集电路的基本结构中在接收电路之后,必须使用滤波电路滤去不必要的电信号。滤波电路的作用实质上就是“选频”,即允许某一部分频率的信号顺利通过,而使另一部分频率的信号被急剧的衰减。分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器。滤波电路利用集成运放与RC电路放在一块,组成有源滤波器,和无源滤波器相比,能够提高带通电压放大倍数和带负载能力;差分放大器部分电路将滤波后的模拟信号进行转换,输出单端信号,同时将信号量化到设计范围之内,送到多路器前再进行有源二阶滤波,多路器根据不同地址来接收不同的模拟量信号送到A/D转换芯片。

    AD位数是如何影响信号幅值的?
    数据采集设备一个重要的指标就是AD位数,AD位数越高越好。
    AD位数的实质是指模数转换数据时使用多少位(bit)表征数据电压幅值大小。
    位数越高,存储小数点后面的位数也就越多,转换后的数据也就越精确,越接近实际值。包含一位符号位。
    数据采集设备通过对AD进行量化,量化是指现实世界中的时域信号的连续赋值离散成若干个量化量级,实质是幅值转换精度。一个量化量级是指最小的量化电平大小(电平间隔)。AD位数越高,量化量级越小,转换后的数据幅值精度越高。虚线表示相应的量化电平,所有转换后的幅值只能位于这些虚线所表示的量化电平之上,其他位置没有任何量化电平。
    在这里插入图片描述
    对于M位AD而言,假设为理想的模数转换器,则其对应的量化量级份数N为:N=2^M-1

    对于电压满量程为±AV的数采设备而言,其量化量级大小Q为: Q=2A/2^M
    通常数采设备的最大量程是一定的,通常为±10v,因而AD位数越高,量化量级越小,数据转换精度越高。AD位数对应的量化份数和量化量级如下表示:
    在这里插入图片描述
    如上,对于量程相同的情况下,AD的位数越高,量化量级越小。
    假设AD位数为8,则来量化电平间隔为78.1mv,模数转换后的幅值电压只能是78.1的倍数,而24位AD转换后的幅值电压则为1.19uv的倍数。这就是为什么AD位数低于16位,包括16位AD数采设备在AD转换前要用放大器,要把AD转换前的信号放大之后再进行量化,减小量化误差。

    下图中考虑将量程为±1.5V用4位和5位AD进行量化,来说明不同AD位数带来的差异。4位AD只能用4位来存储数据,因此满量程被划分为16份,而5位AD则可以划分为32位。从图中也可以看出,相同的量程高位AD对应的量化电平间隔越小,则测量相同的信号,高位AD精度越高。另外,4位AD对应的动态范围为24dB,5位AD对应的动态范围我30dB。

    在这里插入图片描述量化误差是模数转换过程中另一个重要的幅值误差来源,之前说过采样频带也会给幅值带来误差。在模数转换过程中,实际模拟量值与量化数字值之间的差异称为量化误差或量化失真。这个误差归咎于取整(只能是量化量级的倍数)或截断造成的,误差大小是随机的,在不同的采样点这个误差大小也不相同。在进行量化时,是将信号的电压幅值按四舍侮辱的方式量化到最近的量化电平上。

    在下面通过一个实例数据来说明量化误差是如何产生的。
    假设考虑如下图所示的采样,黑色实现表示信号实际大小,采样间隔为时间T,考虑第7个采样点的幅值量化误差。X表示相邻两个量化电平的平均值,从图中可以看出,在采集第7个数据点时,信号的实际幅值大小位于量化电平m6和m7之间,但这个数据量化之后,幅值要么是m6要么是m7,将该幅值与m6和m7的平均值x6进行比较,发现幅值大于x6,因此四舍五入到最近的量化电平m7上,m7与信号实际值之差就是量化误差。
    在这里插入图片描述
    当AD位数越高时,量化电平间隔会越小,因此量化误差会越小,转化精度越高。理想的模数转换器,量化误差俊宇分布于(-1/2量化级)~(+1/2量化级)之间。
    对于理想的M位AD而言,信号与量化噪声之比(SQNR)(或称动态范围)由下式计算:
    SQNR=20log10(2^M)=6.02M dB
    从上式可以明白,1位AD,对应的动态范围为6.02dB。由于每一位只能存储0或1,对应的数字大小为20=1和21=2,相差2倍,线性2倍,对应6dB。因此,1位AD对应的动态范围为6dB。

    除了用高位AD之外,还可以用一下两种方法可减少量化误差提高信噪比。
    1.使用量程合适的传感器
    使用量程合适的传感器是为了保证传感器输出的信号大小合适,既不至于过载,又不至于欠载。相对而言,信号幅值越大,信噪比越高,量化误差越小。一般而言,测量的信号幅值应在传感器满量程的80%是合适的。
    2.使用合适的电压量程
    当AD位数和传感器不能再改时,这时可以调节数采设备的电压量程来提高信噪比,减小量化误差。这个量化调节功能也就是所谓的自动量程或手动量程。自动量程是根据测量信号的大小,软件自动设置量程;手动量程是测试人员手动修改电压量程。测量大信号时,用大量程,测量小信号用小量程。
    如果对大信号设置的电压量程过小,会导致消波的情况出现,超出量程的部分会被削掉。
    比方说24位AD的动态范围理论上是144dB,但实际是110-120dB之间,也就是有效位在18-20位之间,因为数采设备都是电子元器件组成的,本身也会存在噪声,降低了AD的位数。这个噪声是所谓的本底噪声,即使不测量任何信号,设备也会有相应的电压输出,这部分电压就是本底噪声。
    在信号进行采集时,为了减少误差,应尽量使用高位AD,量程合适的传感器和使用合适的电压量程。

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    千次阅读 2019-12-07 14:12:26
    在许多典型电路设计中,AD转换器之前会有一个电压跟随器。这个跟随器到底是不是需要,要在了解跟随器作用的基础上,针对自己的电路特点而定。 首先,分析跟随器在这里的作用: 电压跟随器在这里的作用是阻抗变换作用...

    1、AD转换器输入之前为何要接一个电压跟随器?

    在许多典型电路设计中,AD转换器之前会有一个电压跟随器。这个跟随器到底是不是需要,要在了解跟随器作用的基础上,针对自己的电路特点而定。
    首先,分析跟随器在这里的作用:
    电压跟随器在这里的作用是阻抗变换作用。一方面,将输入阻抗变得很高,这样,对于输入信号的影响可以做到很小(影响一)。另一方面,输出阻抗变得很低,AD输入阻抗对输入信号的影响可以做到很小(影响二)。可见,跟随器非常有意义。
    其次,分析自己的电路和被测信号做出是否用跟随器的决定。
    1、如果信号源的输出阻抗很小,那么,影响一可以忽略。
    2、如果AD的输入阻抗很大,那么影响一和影响二均可以忽略。
    3、若两个影响都可以忽略,不必采用跟随器
    4、存在一个影响,就需要用跟随器。

    精度及误差问题:
    精度不高就没有必要用电压跟随器,有误差可以通过线性拟合实现。(matlab)
     

     

    下面几篇文章很不错,有参考价值:
    1、AD采集分压电阻的选择:http://bbs.eeworld.com.cn/thread-480897-1-1.html
    2、https://zhidao.baidu.com/question/484386248.html
    3、http://bbs.21dianyuan.com/thread-19401-1-1.html
     

    展开全文
  • 该文档介绍了AD8220和OPA364芯片的一些数据,然后一步步的讲解采集信号时的一些注意事项和采集规则(自己亲身实测的),并配有波形图直观明了。
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