測控中高精度快速 A/D 采樣轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計

　　在A/D轉(zhuǎn)換中，量化過程是用離散值近似表示連續(xù)值的過程，由于數(shù)字信號只能取有限位，所以在量化過程中必然引入誤差，此誤差稱為量化噪聲。由

　　4 系統(tǒng)可靠性設(shè)計

　　為了保證 A/D 轉(zhuǎn)換模塊工作的可靠性，設(shè)計中需要增加可靠性的考慮。一種方法是在 ADC 的采樣信號輸入端采加入保護(hù)電路，保證輸入電壓幅度在ADC 的輸入動態(tài)范圍內(nèi)。 ADC12062輸入電壓范圍為? 50×10?3 ? 4.95V，如果輸入電壓超過此范圍，則可能對器件 產(chǎn)生損壞，因此，必須要對其電壓輸入加保護(hù)措施。利用穩(wěn)壓二極管的單向?qū)щ娦?，限定?入信號的電壓范圍（如圖2 所示）。

　　由于放大后的采樣信號為交流小信號，其幅值有正有負(fù)，而 ADC 輸出為單極性數(shù)據(jù)， 為保證量化輸出數(shù)據(jù)的正極性。本系統(tǒng)設(shè)計時，將整個輸入信號的幅值整體向上平移。將交 流采樣信號和1/2 基準(zhǔn)直流電壓疊加，則ADC 輸入信號以1/2 基準(zhǔn)電壓為基線，電壓幅值 在其上下小幅度波動。

　　第二個可靠性策略是模擬數(shù)字混合器件的地線處理，ADC 是含有模擬電路和數(shù)字電路 的混合集成電路芯片，數(shù)字地和模擬地都有獨(dú)立的地線引腳。為了避免數(shù)字噪聲耦合到模擬 電路，AD 芯片的模擬地和數(shù)字地引腳應(yīng)以最短距離連接到一起并引到模擬地上。將數(shù)字信 號和模擬信號遠(yuǎn)離，或?qū)⒛M信號輸入端用地線包圍起來，以降低分布電容耦合。盡量減少 回路環(huán)的面積，降低采樣噪聲。模擬地和數(shù)字地分開布線，并在一點(diǎn)用敷銅相連。

　　ADC 界于模擬電路和數(shù)字電路之間，且通常被劃歸為模擬電路。為減小數(shù)字電路的干 擾，應(yīng)將模擬電路和數(shù)字電路分開布局；為減小信號線上的分布電阻、電容和電感，應(yīng)盡量縮短導(dǎo)線長度，并增大導(dǎo)線之間的距離；為減小電源線和地線的阻抗，應(yīng)盡量增大電源線和 地線的寬度，或采用電源平面、地平面。

　　5 創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)

　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)是提出了一種高精度 A/D 轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計方案，該方案可以用于實(shí)現(xiàn)測控 系統(tǒng)中信號采集與處理功能。本文設(shè)計的A/D 轉(zhuǎn)換模塊充分考慮了處理的實(shí)時性、系統(tǒng)的 可靠性以及擴(kuò)展性等方面的要求。不僅能夠滿足現(xiàn)有的實(shí)時測控需求，而且具有良好的兼容 性，能夠廣泛應(yīng)用于其他各種模擬信號與數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換的場合。