提高ad转换器工作原理采样精度的方法

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微转换器ADμC812数据采集精度的软件提高方法
摘 要:使用通常的单片机、A/D转换器等芯片构造一个数据采集系统,往往设计周期长,成本较高.ADμC812微转换器采用了高性能的闪速/电擦除存储器技术和模拟测量技术,能灵活的对芯片进行编程,大大降低了数据采集系统的开发时间和成本.ADμC812装有工厂编程的校准系数,它在上电时自动下载到ADC,可以获得很高的精度,并且可以采用软件进一步校准,从而获得更高的精度,确保最佳的ADC性能.
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我在的厂里,有一款机型,主控芯片为AT89C51,A\D转换器用8位的ADC0832.
但转换后却可显示500以上,我只能显示255,
我也试过把3次的采样和相加,但显示每次最小变化都是3,
不知如何显示500以上,每次最变化是1?
用或等MCU就不郁闷了
我知道提高采样精度的办法我知道提高采样精度的办法
之前我是做温度测量的,是内带8位的ADC, 但当时需要的温度检测范围太广了,做了一个星期的实验,在低沉本的办法下我实现了,提高采样精度
想知道办法的工程师请来EMAIL:
如果能成为朋友,还能为你提供更多的信息.一切是 FREE
意义不大,用傻瓜相机能拍出专业照片吗?当然专业摄影师可以让你的傻瓜相机拍出你认为专业的照片,其实专业不专业,专业人士说了才算。
方法一般是:
1、过采样,多点取均值。你不是8位吗,最大256,每个数据乘以2,不就超过500了吗,当然误差也放大了,不要紧,你要是有N点(N&10)取平均,那是不是就很大程度抵消了噪声,这是肯定的,但再抵消也不会超过理论9bit的精度。
2、改变量程。这是改变相对误差最好的办法。看了万用表就知道了,就是这么切换的。但是你愿意修改线路板加上多个基准调节电路和模拟开关吗?
其实0832可不便宜,买个10bit串行的AD或者直接采用内置AD的MCU不是更好。
谢谢各位大侠的帮助谢谢各位大侠的帮助
我准备采用ATMEL的AT89LP4051的片子
里面有两路10bit-A/D
AT89LP4051 能买到吗?好像是新出来的
用四次采样值之和作为采样结果,就达到了10位A/D,若非精细不变的信号,可以使用此法。
各有各的高着啊看眼了我.
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1 DSP的发展与趋势
&&&&&& 从TI第一颗DSP诞生至今已有25年,成就了无数辉煌。多核、SoC的发展方向使DSP将继续高速成长,同时,它的发展也正在面临来自FPGA、ASIC的挑战。
&&&&&& DSP概念最早出现在上个世纪60年代,到70年代才由计算机实现部分实时处理,当时主要用于高尖端领域。由于DSP技术与大量运算相关,每秒完成百万条指令运算就变为一个新的单位MIPS(每秒百万条指令)。80年代,有些公司陆续设计出适合于DSP处理技术的处理器,于是DSP开始成为一种高性能处理器的名称。TI在1982年发布了第一颗DSP芯片,名为TMS32010,这是一个处理速度达5个MIPS的处理器。
1.1发展轨迹:DSP历史的三个阶段
&&&&&& TI首席科学家兼DSP业务开发经理方进 (Gene Frantz)在年前接受电子工程专辑采访时曾这样说过,&DSP产业在约40年的历程中经历了三个阶段:第一阶段,DSP意味着数字信号处理,并作为一个新的理论体系广为流行;随着这个时代的成熟,DSP进入了发展的第二阶段,在这个阶段,DSP代表数字信号处理器,这些DSP器件使我们生活的许多方面都发生了巨大的变化;接下来又催生了第三阶段,这是一个赋能(enablement)的时期,我们将看到DSP理论和DSP架构都被嵌入到SoC类产品中。&
&&&&& 80年代开始了第二个阶段,DSP从概念走向了产品,TMS32010所实现的出色性能和特性备受业界关注。方进先生在一篇文章中提到,新兴的DSP业务同时也承担着巨大的风险,究竟向哪里拓展是生死攸关的问题。当设计师努力使DSP处理器每MIPS成本降到了适合于商用的低于10美元范围时,DSP在军事、工业和商业应用中不断获得成功。到1991年,TI推出价格可与16位微处理器不相上下的DSP芯片,首次实现批量单价低于5美元,但所能提供的性能却是其5至10倍。
&&&&&& 到90年代,多家公司跻身DSP领域与TI进行市场竞争。TI首家提供可定制 DSP&&cDSP,cDSP 基于内核 DSP的设计可使DSP具有更高的系统集成度,大大加速了产品的上市时间。同时,TI瞄准DSP电子市场上成长速度最快的领域。到90年代中期,这种可编程的DSP器件已广泛应用于数据通信、海量存储、语音处理、汽车电子、消费类音频和视频产品等等,其中最为辉煌的成就是在数字蜂窝电话中的成功。这时,DSP业务也一跃成为TI最大的业务,这个阶段DSP每MIPS的价格已降到10美分到1美元的范围。
&&&&& 21世纪DSP发展进入第三个阶段,市场竞争更加激烈,TI及时调整DSP发展战略全局规划,并以全面的产品规划和完善的解决方案,加之全新的开发理念,深化产业化进程。成就这一进展的前提就是DSP每MIPS价格目标已设定为几个美分或更低。
&&&&& 深化产业化进程。成就这一进展的前提就是DSP每MIPS价格目标已设定为几个美分或更低。
1.2未来趋势:DSP走向多核与SoC
1.2.1 DSP产业化进程
&&&&&& DSP的发展是非常幸运的,几乎以2倍于半导体工业的增长速度在成长。根据行业分析机构Farward Concepts的预计,在未来5年时间里,DSP市场将以12%的年复合增长率增长,该公司总裁Will Strauss认为:&DSP技术在未来几年的发展将远远大于其在问世后25年之内的发展,并将使人类世界变得前所未有的安全、智能化和联网化。&
&&&&&& 在多核故事不断上演的今天,DSP同样也在向多核转变,特别是面向高速、高密度数据处理应用。在TI最近公布的无线基础设施的多核DSP中,已经有一款6核方案,在未来25年可能一个DSP芯片将集成百个处理器。
DSP应用产品获得成功的一个标志就是进入产业化。在以往的二十年中,这一进程在不断重复进行,只是周期在不断缩小。在数字信息时代,更多的新技术和新产品需要快速地推上市场,因此,DSP的产业化进程还是需要加速进行。
1.2.2 DSP的产业价值体系可分为以下几个层面:
&&&&&& 作为DSP产品最核心的,或是最底层的当然是器件,芯片制造商应当提供完整的文档资料,技术支持,并提供价格和货期支持。但对于DSP系统开发,这显然是不够的,因为最终产品开发必然与系统集成紧密相关是最高层。那么,这其中的几个层面是如何划分的呢?
&&&&&& 在DSP器件之上是开发和演示系统,其中包括参考设计和一些定制化的设计,一般由TI和第三方合作伙伴提供;在此之上就是标准应用算法,TI和第三方合作伙伴可部分提供,而客户将介入,并存在目标代码或源代码的授权问题。然后就是操作系统、设备驱动和协议栈层,需要开发授权;由此,可以上升到系统应用层面,已验证系统概念演示。至此,产品开发底层工作已经就绪,客户和其OEM厂商可进行最后的产品化工作。
&&&&&& 上述价值体系看似复杂,但确是在DSP产业化过程中逐步完善形成。实际操作中如果分工明确、沟通清晰,并不存在太多障碍。TI在DSP上的成功归功于系列革新举措以及持续不断的投入,有效地推进了DSP的产业化进程。
2 A/D转换器
&&&&&& A/D转换器,模数转换,将模拟信号变成数字信号,便于数字设备处理。
2.1 A/D转换技术的发展历程及其趋势
&&&&&& 随着电子产业数字化程度的不断发展,逐渐形成了以数字系统为主体的格局。A/D转换器作为模拟和数字电路的接口,正受到日益广泛的关注。随着数字技术的飞速发展,人们对A/D转换器的要求也越来越高,新型的模拟/数字转换技术不断涌现。本文着重介绍了当前几种常用的模拟/数字转换技术;并通过对数字技术发展近况的分析,探讨了模拟/数字转换技术未来的发展趋势。
2.1.1 A/D转换器的发展历史
&&&&&& 计算机、数字通讯等数字系统是处理数字信号的电路系统。然而,在实际应用中,遇到的大都是连续变化的模拟量,因此,需要一种接口电路将模拟信号转换为数字信号。A/D转换器正是基于这种要求应运而生的。1970年代初,由于MOS工艺的精度还不够高,所以模拟部分一般采用双极工艺,而数字部分则采用MOS工艺,而且模拟部分和数字部分还不能做在同一个芯片上。因此,A/D转换器只能采用多芯片方式实现,成本很高。1975年,一个采用NMOS工艺的10位逐次逼近型A/D转换器成为最早出现的单片A/D转换器。
&&&&&& 1976年,出现了分辨率为11位的单片CMOS积分型A/D转换器。此时的单片集成A/D转换器中,数字部分占主体,模拟部分只起次要作用;而且,此时的MOS工艺相对于双极工艺还存在许多不足。1980年代,出现了采用BiCMOS工艺制作的单片集成A/D转换器,但是工艺复杂,成本高。随着CMOS工艺的不断发展,采用CMOS工艺制作单片A/D转换器已成为主流。这种A/D转换器的成本低、功耗小。1990年代,便携式电子产品的普遍应用要求A/D转换器的功耗尽可能地低。当时的A/D转换器功耗为mW级,而现在已经可以降到&W级。A/D转换器的转换精度和速度也在不断提高,目前,A/D转换器的转换速度已达到数百MSPS,分辨率已经达到24位。
2.1.2 模拟/数字转换技术的发展现状
&&&&&&&通常,A/D转换器具有三个基本功能:采样、量化和编码。如何实现这三个功能,决定了A/D转换器的电路结构和工作性能。A/D转换器的类型很多,有:
(1)全并行模拟/数字转换
(2)两步型模拟/数字转换
(3)插值折叠型模拟/数字转换
(4)流水线型模拟/数字转换
(5)逐次逼近型模拟/数字转换
(6)&S-&D模拟/数字转换
2.1.3模拟/数字转换技术的发展趋势
&&&&&& 当前,数字处理系统正在飞速发展,在视频领域,高清晰度数字电视系统(HDTV)的出现,将广播电视推向了一个更高的台阶,HDTV的分辨率与普通电视相比至少提高了一倍。在通信领域,过去无线通信系统的设计都是静态的,只能在规定范围内的特定频段上使用专用调制器、编码器和信道协议。而软件无线电技术(SDR)能更加灵活、有效地利用频谱,并能方便地升级和跟踪新技术,大大地推动了无线通信系统的发展。在高精度测量领域,高级仪表的分辨率在不断提高,电流到达&A量级,电压到达mV甚至更低;在音频领域,各种高性能专业音频处理设备不断涌现,如DVD-Audio和超级音频CD(SACD),它们能处理更高质量的音频信号。
2.1.4模拟/数字转换技术的发展方向
&&&&&&&现代数字系统的分辨率在不断提高,比如,高级仪表的最小可测值在不断地减小,因此,A/D转换器的分辨率也必须随之提高;在专业音频处理系统中,为了能获得更加逼真的声音效果,需要高精度的A/D转换器。目前,最高精度可达24位的A/D转换器也不能满足要求。现在,人们正致力于研制更高精度的A/D转换器。
&&&&&&& 片上系统(SOC)已经成为集成电路发展的趋势,在同一块芯片上既有模拟电路又有数字电路。为了完成复杂的系统功能,大系统中每个子模块的功耗应尽可能地低,因此,低功耗A/D转换器是必不可少的。在以往的设计中,5MSPS8~12位分辨率A/D转换器的典型功耗为100~150mW。这远不能满足片上系统的发展要求,所以,低功耗将是A/D转换器一个必然的发展趋势。
&&&&&& 总之,各种技术和工艺的相互渗透,扬长避短,开发出适合各种应用场合,能满足不需求的A/D转换器,将是模拟/数字转换技术的未来发展趋势;高速、高精度、低功耗A/D转换器将是今后数据转换器发展的重点。
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> 一种用AD7858提高DSP采样精度的新方法
引言&&  TI公司生产的TMS320x系列DSP是专为实时信号处理而设计的。该系列DSP控制器将实时处理能力和控制器外设功能集于一身,可为控制系统的应用提供一个理想的解决方案。笔者在设计一款新型金属探测器时,采用TMS320LF2407xA芯片来对AD采样数据进行分析,从而成功地实现了对电机运转的控制。   DSP芯片TMS320LF2407XA内部具有10位A/D转换器。但是,由于它仅含有10位A/D转换器,若除去第一位符号位,也就是真正有用的只有九位,达不到本项目的检测精度要求。为此,本文介绍一种通过外接12位A/D转换器()来提高DSP检测精度的新方法。 1&AD7858的主要特性   AD7858是AD公司推出的12位串口、高速、低功耗、逐次逼近式AD转换器。它可在3~5.5&V的电压下工作,其数据通过率高达200&kSPS。该芯片内含一个低噪声、宽频带的跟踪/保持放大器,可以处理高达200&kHz的宽频信号。   AD7858很容易与微处理器或DSP接口。输入信号从CONVST的下降沿开始被采样(此位可通过硬件引脚或软件位操作),转换也从此点启动。忙信号线在转换起始时为高电平,之后在400μs后跳变为低电平以表示转换结束。   AD7858的主要特性如下: ◇支持3~5.5&V电压供电; ◇上电时,具有系统自动校准(校验芯片本身或芯片外设是否出错)和自动自校准(校验校 准寄存器是否出错)的功能; ◇具有高速串行接口; ◇低功耗。在3&V电压下,功耗仅为12&mW; ◇片内集成有高性能的抽样和保持放大器,输入信号可以采用单端输入方式,也可以采用差分输入方式; ◇AD7858芯片能够支持用硬件或软件启动AD转换; ◇转换完成自动进入休眠模式,休眠时的功耗为25μw; ◇采用24引脚DIP、或等多种封装形式。   图1所示为AD7858的内部功能框图。
& 2&AD7858的引脚功能   AD7858的主要引脚功能如下: CONVST:转换开始位。当时钟下降沿到来时,系统为保持模式,且开始进行数模转变。如此脚不用,应与DVDD相连; BUSY:忙信号输出端。用于表明器件所处的状态。在CONVST下降沿或CAL上升沿之后,忙信号变为高电平,并在转换期间保持高电平。一旦转换结束并将转换结果存入输出寄存器,该端复位为低电平; SLEEP:休眠或低功耗模式。该脚为低时,器件处于休眠模式,如若此时不存在数模转换或校准工作,那么,所有的电路(包括内部参考电压),全处于关断模式;若该脚为1,则器件正常运行。如若休眠模式只用软件控制,那么,此脚始终为高电平; REFIN/REFOUT:参考输入/输出。此脚可作为模数转换的内部参考电压,并可通过串联电阻与内部电路相连; AVDD:模拟电源端(3.0~5.5&V); AGND:模拟地; CREF1:参考电容。此引脚必须接μF的电容到AGND脚; CREF2:参考电容。此引脚必须接0.01&μF的电容到AGND脚; AIN1-AIN8:模拟输入。可用作单端输入或差分输入; CAL:校验输入端。此脚有0.15μA的内部提升电流。为使芯片在上电时能自动自校准。此脚必须用10&nF电容接DGND脚; DVDD:数字电源端(3.0~5.5&V); DGND:数字地; DOUT:16位串行数据输出端; DIN:16位串行数据输入端; CLKIN:数字时钟输入端。该时钟可决定数模转换的时间; SCLK:串行时钟信号; SYNC:同步信号输入端。低电平有效。 3&硬件设计   DSP与AD7858芯片的连接方法如图2所示。设计时,模拟电源和模拟地、数字电源和数字地都应通过电容网络去耦,以减小电源输入噪声。为了得到较好的信噪比,可将AGND与DGND连在一起,并采用单端输入,同时选择两路单独的通道AIN1、AIN4;SLEEP引脚与DVDD相连,表明此时的休眠模式只受软件控制;CAL引脚可通过0.01μF与DGND连接,转换结果将以16位二进制从DOUT输出,并通过SPISOMI回送给DSP。该数据的前4位始终为0。在BUSY位为低电平时,DSP将向AD7858发送CONVST信号,并在CONVST的下降沿开始转换。该电路的给定主脉冲频率为,系统可通过I/O口向AD7858发送同步信号SYNC。
& 4&软件设计   软件设计的主要任务是完成数据采集。本设计,采用TI公司的芯片作为主机。系统调试环境为CCS2.0版本。并采用C语言编程。图3所示为AD7858工作在模式2时的软件流程图。
& 5&结束语   S该DSP的最高采样电压为3.3&V,AD转换器(AD7858)则为12位转换器,因此,除去一位最高位(符号位),也就是说:该电路具有11位采样精度。   另外应当指出的是,在实际应用中,模拟地和数字地最好采用地层的形式,且模拟地和数字地应在芯片下单点接地。由于AD7858模/数转换器是采用串口并通过串行方式输出数据,而这种数据输出口与并口相比,其管脚较少,因而能节省器件在PCB板中所占的空间,比较适用于各类小型装置。 &&来源:零八我的爱

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