ADC輸入電壓：0~10V,V1的范圍：ADC輸入電壓：0~10V,V1的范圍：-1.80V~-13.05'V的范圍：-1.80V~-13.05VV：的范圍：0V~10V15+厶+5=0RRR要求V2=-1.80V時V3=0V。知R]=10K,引入偏置電阻RR=-15xR=-15 =83.3kQ2 V -1.802因此，偏置電阻R2選100kQ的可變電位器。要求V2=-13.05V時V3=10V,由此確定增益電阻RfR=V/（-里-15）=13丿015=8.89kQf3rR13.05 152 — 10 83.3R1=R2,R4=R6,R5=R7即圖中R1=R2,R4=R6,R5=R7。人門2R、RA=（1+—1）—5放大器閉環(huán)增益為：fRR假設(shè)R4=R5,即二級運(yùn)放增益為1,則閉環(huán)增益為：Af=1+2R/rgG4 f 1G調(diào)節(jié)電阻RG,可以很方便地改變測量放大器的閉環(huán)增益。當(dāng)采用集成測量放大器時，RG一般為外接電阻儀用放大器放大器上下對稱I/ORgV.R,數(shù)據(jù)采集通道（DAS）組成：傳感器f模擬信號調(diào)理f數(shù)字采集電路fCPU信號調(diào)理任務(wù)：非電量信號一電信號（信號回路面積要?。蛔杩罐D(zhuǎn)換（前置放大器）；小信號放大（增益放大器）；采樣前的抗混疊濾波（地線要短）；零點(diǎn)校正、線性化處理、溫度補(bǔ)償、誤差修正和量程切換等。當(dāng)傳感器輸出信號比較小，必須選用前置放大器進(jìn)行放大。為阻抗匹配、降噪，必須放調(diào)理電路最前端。輸入信號甬廊Us輸出信號當(dāng)Vis<Vin,信號被噪聲淹沒。設(shè)電路增益K,輸入0,由于電路等效輸入nOiS^f Von內(nèi)部存在噪聲，輸出端有一定幅度波動電壓輸出，為輸出噪聲。Von=K*Vin通用放大器要求：輸入阻抗遠(yuǎn)大于信號源內(nèi)阻；足夠高的放大倍數(shù)；低的輸入失調(diào)電壓（Vo=0時在輸入端施加的補(bǔ)償電壓,反應(yīng)對稱性的差異）和輸入失調(diào)電流,低的漂移；足夠的帶寬；低輸出噪聲；抗共模干擾能力強(qiáng)。22RV=（1+〒）（V-V）oR2 1濾波一抗混疊濾波器測量放大器的優(yōu)點(diǎn)：高共模抑制比；CMRR=20logAdif/Acom;Adif：差模電壓增益；Acom:共模電壓增益60-120dB之間。高增益;高輸入阻抗應(yīng)用場合：熱電偶、應(yīng)變電橋必要性：放大器與ADC間的模擬濾波，對信號不失真采樣是必要的估計(jì)信號頻段（只指定感興趣部分,更高則認(rèn)為是噪聲）。按此設(shè)計(jì)低通濾波,將含噪信號頻帶控制在此頻率下,就可確定ADC的采樣頻率。這就是抗混疊濾波器。若無低通濾波，則高頻噪聲進(jìn)入ADC。如，由于混疊而將高頻率f+nfs（fs是采樣頻率，n是整數(shù)）信號也作為正常頻率f的信號而采集（即如信號不是帶寬有限的，則采集過程會采入高頻；高于采樣頻率一半的成分也會混入感興趣的、采樣頻率一半以下成分中）。按信號分量所確定的采樣率，并不能保證信號不失真而噪聲“失真”，（過采樣后低通數(shù)字濾波，也能減小噪聲，但這只證明了對量化噪聲而非其他噪聲有效）。多路模擬開關(guān)：多路模擬通道到一路模擬通道的切換。多路模擬信號用一路ADC時使用。功能電平轉(zhuǎn)換/譯碼/開關(guān)導(dǎo)通電阻RON：指通道開關(guān)在導(dǎo)通狀態(tài)下的電阻；RON?VS:導(dǎo)通電阻隨模擬輸入信號的變化；RON?T:導(dǎo)通電阻溫漂導(dǎo)通電阻導(dǎo)致的誤差：e%=R+Ron Rs：信號源內(nèi)阻；RON：通道開關(guān)的導(dǎo)通電阻；Ri：下一級輸入阻抗R+R+RsONi由于多路模擬開關(guān)的導(dǎo)通電阻較大，要使其在系統(tǒng)中產(chǎn)生足夠小的誤差，對下一級電路的輸入阻抗要求是相當(dāng)高的。應(yīng)用單端式（基本配置方式）當(dāng)所有輸入信號具有公共模擬地，且信號電平顯著大于他們的共模電壓VCM時，可采用。測量放大器的共模抑制能力尚未發(fā)揮，但系統(tǒng)可得最多的通道數(shù)。差動配置方式：應(yīng)用在n個輸入信號有各自的獨(dú)立參考電位，或者應(yīng)用在信號長線傳輸引起嚴(yán)重共模干擾時?？沙浞职l(fā)揮測量放大器的共模抑制能力，用以采集低電平信號，但系統(tǒng)通道數(shù)減半。偽差動配置方式：應(yīng)用在所有輸入信號均參考一個公共電位（不一定是地）的系統(tǒng)，而且各信號源均置于同樣的噪聲環(huán)境。可保證系統(tǒng)的共模抑制能力，而無須減少一半通道數(shù)。智能儀器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：內(nèi)含CPU的儀器。 性能特點(diǎn)：比傳統(tǒng)儀表的性能更高。功能特點(diǎn)：一般具有基本數(shù)據(jù)處理、智能邏輯運(yùn)算、良好的人機(jī)交互、自診斷等更多的功能。

采樣保持器S/H（串聯(lián)、反饋接法）作用：從A/D轉(zhuǎn)換的啟動到結(jié)束需要一定時間。S/H確保了在此過程中的被轉(zhuǎn)換信號不變。采樣：在前次轉(zhuǎn)換結(jié)束后、后此轉(zhuǎn)換開始前，此電路跟蹤輸入信號的變化，以保證所轉(zhuǎn)換的信號就是此刻的輸入信號。保持：在A/D轉(zhuǎn)換開始時，將輸入信號的電平保持住，以保證在轉(zhuǎn)換期間其電平不變（會逐漸背離被采集的信號）。指標(biāo)：捕捉時間（tAC）從發(fā)出采樣指令，到輸出達(dá)到當(dāng)前輸入信號值所需要的時間。典型值300nS~15yS。影響因素：開關(guān)導(dǎo)通時間；保持電容的電容值；放大器的頻響；輸入信號的變化幅度。顯然：A/D采樣間隔必須大于此捕捉時間?？讖綍r間（tAP）從發(fā)出保持指令，到開關(guān)真正斷開所需的時間。典型值10~20nS。影響因素：開關(guān)動作時間（類似多路切換的動態(tài)指標(biāo)800ns）?？讖秸`差：孔徑時間會在保持值與輸入值之間造成一個幅度誤差，稱為孔徑誤差。它將影響轉(zhuǎn)換精度。影響因素：輸入信號頻率越低（Vi斜率越低），孔徑誤差就越小。保持電壓的衰減在保持期間，由于泄漏電流的存在，將引起保持電壓的衰減。典型值為0.1yV/s?1yV/sdV__ICH越小，衰減越快，精度越低，但動態(tài)性能越好。二—C泄漏電流ID：運(yùn)放的偏置電流；開關(guān)S斷開后的漏電流；保持電容內(nèi)部的泄漏電流。不加采樣/保持寺器 加采樣/保持器2兀fU-1<U_12位ADC，tc=25ys, 2ttfU-_<UmtAP=10nsxmc12” 信號頻率不能超過1.5Hz。 xmAP12n fmax=3750Hzf= f=xmaxt?兀?2n+1 xmaxt?兀?2”+1采樣保持器是為了提高采集的精度，或者在保證采集精度下適應(yīng)更高的信號頻率。它不是必需的。模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC：流水線型ADC特點(diǎn)：速度快，可達(dá)1GHz，體積大，功耗大；由于需要大量的（2n-1）比較器、參考電壓，分辨率受數(shù)目的限制，不會太高。連續(xù)逼近的ADC特點(diǎn)：速率可達(dá)1MHz（時鐘NMHz）,低功耗，便宜。（分辨率2N）積分式ADC特點(diǎn)：速度慢（R、C確定），但是抗高頻、工頻噪聲干擾能力強(qiáng)（累積到翻轉(zhuǎn)之前的平均值）；分辨率可達(dá)10-18位；總的轉(zhuǎn)換時間不是固定的，與信號幅度有關(guān)（信號大則時間長）工-厶ADC特點(diǎn)：高分辨率，高精度，低噪聲，低成本?？梢杂糜谝纛l處理等，速率1MHz。LED：亮度高，耗電較多，成本低，驅(qū)動電路的電平與TTL數(shù)字電路兼容。缺點(diǎn)是顯示分辨率難以提高。LCD：低電壓、微功耗、顯示分辨率高，外形薄。缺點(diǎn)是本身不發(fā)光（調(diào)制）一般要增加背光板；視角窄。LED：半導(dǎo)體pn結(jié)，在正向電壓下激發(fā)出可見光或其他波段電磁波。此頻率取決于半導(dǎo)體的能級間隙。特點(diǎn)工作電壓低，成本低，響應(yīng)速度快，壽命長，亮度中等，易與TTL數(shù)字電路連接。正向?qū)ǎòl(fā)光）時，壓降：1.5?2.0V,工作電流5?10mA。驅(qū)動電流：因?yàn)長ED驅(qū)動需要5~10mA，所以不能直接靠CPU的TTL電路驅(qū)動（Atmel16單管腳僅幾mA，全部不超過200mA），而是采用稍大電流的門電路、或三極管驅(qū)動鍵盤：獨(dú)立鍵盤：每個鍵單獨(dú)占用一根檢測線。矩陣鍵盤：檢測線分兩組，其中一組行線、一組列線，按鍵位于行、列線的交叉點(diǎn)上。中斷工作方式：有按鍵操作時，產(chǎn)生中斷申請信號，MCU響應(yīng)中斷后，在中斷服務(wù)程序中進(jìn)行鍵盤掃描程序，查鍵值，并執(zhí)行相應(yīng)的鍵處理程序。特點(diǎn)：無操作時，不進(jìn)行鍵掃描，可提高M(jìn)CU效率。能確保MCU及時對按鍵操作做出響應(yīng)。定時掃描方式：利用一個專門的定時器來定時地產(chǎn)生中斷申請信號。MCU響應(yīng)中斷后，在中斷服務(wù)程序中進(jìn)行鍵盤掃描程序，有鍵按下時，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理程序。特點(diǎn)：不占中斷輸入端。為不漏檢，定時中斷的周期一般應(yīng)小于100ms，因?yàn)槊看伟存I按下的持續(xù)時間一般為100ms。鍵盤抖動的原因及消除方法：原因：當(dāng)按鍵被按下或釋放時，按鍵觸點(diǎn)的彈性會產(chǎn)生一種抖動現(xiàn)象，即當(dāng)按下按鍵時不會迅速可靠的接通，當(dāng)按鍵釋放時不會立即斷開，這當(dāng)中就產(chǎn)生了5ms到10ms之間的抖動。消除方法：硬件方法：利用RS觸發(fā)器來吸收按鍵的抖動。軟件方法：當(dāng)判斷有按鍵按下時，用軟件延時10ms到20ms，等待按鍵穩(wěn)定后在重新判斷一次，以躲過觸點(diǎn)抖動期。行掃描法、線路反轉(zhuǎn)法原理行掃描：首先判斷是否有鍵按下，即先進(jìn)行全掃描，將所有行線置成0電平，然后讀入全部列值，如果讀入的列值全是1，則說明沒有鍵按下；如果讀入的列值不全是1，則說明有鍵按下。第二步確定何鍵按下：一旦有健按下，轉(zhuǎn)入逐行掃描的辦法來確定是哪一個鍵按下。先掃描第一行，即使它接0電平，然后讀入列值。哪一列出現(xiàn)0值，則說明與那一列跨接的鍵被按下了。如果讀入的列值全是1，說明該行沒有鍵按下，接掃描第二行。以此類推，逐行掃描，直至發(fā)現(xiàn)非全1的列值，就能找出被按下的鍵。線路反轉(zhuǎn)法：二：先從P1的高四位輸出“0”電平，從P1第四位讀鍵盤狀態(tài)，若某鍵被按，此時從P1第四位輸出代碼中對于該鍵的列位為0,其余為1。二：線路反轉(zhuǎn)，P1的低四位開始輸出“0”，從高四位讀鍵盤狀態(tài)，此時“0”所對應(yīng)的為鍵盤的行所在位置，再將兩次讀入數(shù)據(jù)組成一個行列代碼，即為按鍵準(zhǔn)確位置。p.K：IM卩:A■5VoKi艮;ii占zi、i、譏嚴(yán)譏丨（許p.K：IM卩:A■5VoKi艮;ii占zi、i、譏嚴(yán)譏丨（許時-”話無臨理那儀2撇大鎌増益為V5I-VS±-rgffl20-24儀表放大器隈理囲為n￡都匚作于負(fù)反饋狀態(tài).所UJ?入竭n］覘為虛短路,故圖2-1最小微機(jī)系統(tǒng)-5VX1AI.-X1A1.；89C5I電壓表自動測量、自動校準(zhǔn)的內(nèi)容及具體實(shí)現(xiàn)方法自動量程轉(zhuǎn)換：最佳量程Ux應(yīng)落在Um>=Ux>=Um/10之間，若測量值Ux<Um/10,則判斷為欠量程，應(yīng)作降量程處理（例如原量程為40V檔量程，應(yīng)降到4V檔量程）；反之，應(yīng)做升量程處理。自動零點(diǎn)調(diào)整：儀器零點(diǎn)飄移的大小以及零點(diǎn)是否穩(wěn)定是造成零點(diǎn)誤差的主要來源之一，消除這種影響最直接的方法是選擇優(yōu)質(zhì)輸入放大器和A/D轉(zhuǎn)換器。自動校準(zhǔn)：傳統(tǒng)儀器的校準(zhǔn)一般采用兩種方式：一種方式是通過與更髙精度的同類儀器進(jìn)行比較測量來實(shí)現(xiàn)另一種方式是采用輸出值可步進(jìn)調(diào)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)信號源。D/A轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標(biāo)滿量程FS（fullspan）分辨率:輸入數(shù)字量的最小有效位（LSB）變化一個單位時，DAC輸出變化的最小增量。常用位數(shù)表示。建立時間（轉(zhuǎn)換時間）數(shù)字量從全“0”變?yōu)槿?”，或者從全“1”變?yōu)槿?”時，DAC輸出模擬量達(dá)到終值的±1/2LSB誤差范圍內(nèi)所需的時間。模擬量輸出方式：電壓輸出：相當(dāng)于電壓源，內(nèi)阻小，與之匹配的負(fù)載電阻應(yīng)較大。電流輸出：相當(dāng)于電流源，內(nèi)阻很大，與之匹配的負(fù)載電阻可較大但有限制。實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常選電流輸出的芯片配合外圍電路實(shí)現(xiàn)電壓輸出。模擬量輸出接法：單極性輸出；雙極性輸出串行通信：使用一組數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一定的時長。其只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息。適合于遠(yuǎn)距離傳送，可以從幾米到數(shù)千公里。對于長距離、低速率的通信，串行通信往往是唯一的選擇。并行通信：一組數(shù)據(jù)的各位在多條線上同時傳輸。特點(diǎn)：各數(shù)據(jù)位同時傳輸，傳輸速度快、效率高，多用在實(shí)時、快速的場合。傳遞的信息不要求固定的格式。通常以8位（或16、32）為傳輸單位，一次傳送一個字長；但多少位就需多少根線，成本高。并行通信抗干擾能力差。適于短距離、高速率的數(shù)據(jù)傳送，通常距離小于30米。在芯片內(nèi)部、同一插板上各部件間、同一機(jī)箱內(nèi)個插件板間的數(shù)據(jù)傳輸，常用并行。異步通信：在正式傳輸數(shù)據(jù)之前，收、發(fā)兩端不會就將高電平（或低）保持多長時間則表示“1”（或0）這個問題進(jìn)行協(xié)調(diào)。兩端以各自的時鐘測量一“Bit”的長度。接收端自行判斷一個數(shù)據(jù)流何時開始、何時結(jié)束。特點(diǎn)：不需要協(xié)商、無握手過程、不會要求重發(fā)，所以聯(lián)接速度快（Besteffort盡最大力服務(wù)）；但可靠性不高，僅適于低損耗、低誤碼的線路中。例如計(jì)算機(jī)的