一款基于AD7896的瞬時峰值電壓測量儀設(shè)計

K=ADC滿刻度電壓值/信號最大值=5 V/5 V=1

ADC芯片的位數(shù)為：

式中，Umax為ADC芯片的滿刻度輸入電壓，現(xiàn)以定為5 V，Umin為ADC芯片的最小分辨出的電壓。它由被測信號分辨率決定，現(xiàn)要求能分辨出0.1 V電壓變化，對應于分壓電路后產(chǎn)生0.1x5 V/100 V的電壓變化，此電壓經(jīng)K=1倍放大后，求得Umin為：

綜上所述，選擇N≥10位的ADC芯片，即可以滿足分辨率要求。

當然，如果要求被測信號能分辨出0.01 V的電壓變化，即要求更高精度的ADC，則ADC的分辨率高些，此時，N=

，故選擇N≥14位的ADC芯片即可。

考慮到瞬時電壓的周期為50～100μs，速率比較快，本電路采用AD7896作為A/D轉(zhuǎn)換器。AD7896是一個12位的快速AD轉(zhuǎn)換芯片，片上包含了一個8μs的逐次逼近ADC，一個鎖存放大器，一個高速串行接口。AD7896為單電源供電，VDD輸入范圍為2.7～5.5 V，模擬信號輸入端VIN的電壓可在0V—VDD間取值，同時VDD也作為ADC的參考電壓(本電路設(shè)計的參考電壓源為+5 V)，AD7896提供了兩種工作模式：高速采樣模式與自動休眠模式。為了獲得快速的電壓轉(zhuǎn)換信號，這里采用了高速采樣模式。其A/D轉(zhuǎn)換接口電路圖如圖5所示。

2.5 單片機控制電路

本測量儀采用單片機P89V51RD2作為控制核心，當收到中斷啟動電路的中斷信號后，啟動AD轉(zhuǎn)換電路，并將電壓值直接送到數(shù)碼管顯示電路。單片機控制電路如圖6所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)的整個軟件設(shè)計都是圍繞著如何準確獲得電壓的峰值以及將測量結(jié)果正確顯示處理。因此，在主程序中主要處理各系統(tǒng)的初始化以及顯示問題，而在中斷服務程序中處理電壓信號的讀取、模數(shù)轉(zhuǎn)化以及數(shù)據(jù)運算等問題。軟件設(shè)計的流程圖如圖7～8所示。

4 結(jié)論

電路通過軟硬件的聯(lián)調(diào)，將測試的結(jié)果顯示在數(shù)碼管上，通過對數(shù)碼管上數(shù)值與示波器實測數(shù)據(jù)的比較，可以得出，本設(shè)計的峰值檢測電路靈敏可靠，轉(zhuǎn)換速率高。