第06章模擬量輸入通道

本章要點

1．模擬量輸入通道的結構組成。

2．多路開關，前置放大、采樣保持等各環節的功能作用。

3．8位A/D轉換器ADC0809芯片及其接口電路

4．中泰A/D接口板

引言

6.1信號調理電路

6.2多路模擬開關

6.3前置放大器

6.4采樣保持器

6.5A/D轉換器

6.6A/D轉換模板

本章小結

思考題

本章主要內容引言

模擬量輸入通道的任務是把被控對象的過程參數如溫度、壓力、流量、液位、重量等模擬量信號轉換成計算機可以接收的數字量信號。結構組成如圖6-1所示，來自于工業現場傳感器或變送器的多個模擬量信號首先需要進行信號調理，然后經多路模擬開關，分時切換到后級進行前置放大、采樣保持和模/數轉換，通過接口電路以數字量信號進入主機系統，從而完成對過程參數的巡回檢測任務。

顯然，該通道的核心是模/數轉換器即A/D轉換器，通常把模擬量輸入通道稱為A/D通道或AI通道。圖6.16.1信號調理電路

在控制系統中，對被控量的檢測往往采用各種類型的測量變送器，當它們的輸出信號為0-10mA或4-20mA的電流信號時，一般是采用電阻分壓法把現場傳送來的電流信號轉換為電壓信號，以下是兩種變換電路。

1.無源I/V變換

2.有源I/V變換

1.無源I/V變換

無源I/V變換電路是利用無源器件—電阻來實現，加上RC濾波和二極管限幅等保護，如圖6-2（a）所示，其中R2為精密電阻。對于0-10mA輸入信號，可取R1=100Ω，R2=500Ω，這樣當輸入電流在0-10mA量程變化時，輸出的電壓就為0-5V范圍；而對于4-20mA輸入信號，可取R1=100Ω，R2=250Ω，這樣當輸入電流為4-20mA時，輸出的電壓為1-5V。

圖6-2電流/電壓變換電路

1.無源I/V變換

構成－－無源器件電阻+RC濾波+二極管限幅等實現，取值:

輸入0-10mA，輸出為0-5V，R1=100Ω，R2=500Ω； 輸入4-20mA，輸出為1-5V，R1=100Ω，R2=250Ω；

電路圖：2.有源I/V變換構成－－

運算放大器＋電阻電容組成；電路放大倍數－－同相放大電路

取值－

R1=200Ω，R3=100kΩ，R4=150kΩ輸入0~10mA輸出0~5V

R1=200Ω，R3=100kΩ，R4=25kΩ輸入4~20mA輸出1~5V電路圖：

2.有源I/V變換

有源I/V變換是利用有源器件——運算放大器和電阻電容組成，如圖6-2（b）所示。利用同相放大電路，把電阻R1上的輸入電壓變成標準輸出電壓。該同相放大電路的放大倍數為

(6-1)

若取R1=200Ω，R3=100kΩ，R4=150kΩ，則輸入電流I的0~10mA就對應電壓輸出V的0~5V；若取R1=200Ω，R3=100kΩ，R4=25kΩ，則4~20mA的輸入電流對應于1~5V的電壓輸出。

6.2多路模擬開關主要知識點

引言

6.2.1結構原理

6.2.2擴展電路引言

由于計算機的工作速度遠遠快于被測參數的變化，因此一臺計算機系統可供幾十個檢測回路使用，但計算機在某一時刻只能接收一個回路的信號。所以，必須通過多路模擬開關實現多選1的操作，將多路輸入信號依次地切換到后級。目前，計算機控制系統使用的多路開關種類很多，并具有不同的功能和用途。如集成電路芯片CD4051(雙向、單端、8路)、CD4052(單向、雙端、4路)、AD7506(單向、單端、16路)等。所謂雙向，就是該芯片既可以實現多到一的切換，也可以完成一到多的切換；而單向則只能完成多到一的切換。雙端是指芯片內的一對開關同時動作，從而完成差動輸入信號的切換，以滿足抑制共模干擾的需要。6.2.1結構原理

現以常用的CD4051為例，8路模擬開關的結構原理如圖6-3所示。CD4051由電平轉換、譯碼驅動及開關電路三部分組成。當禁止端為“1”時，前后級通道斷開，即S0~S7端與Sm端不可能接通；當為“0”時，則通道可以被接通，通過改變控制輸入端C、B、A的數值，就可選通8個通道S0~S7中的一路。比如：當C、B、A=000時，通道S0選通；當C、B、A=001時，通道S通；……當C、B、A=111時，通道S7選通。其真值表如表6-1所示。表6-1圖6-3CD4051結構原理圖

鏈接動畫構成－電平轉換、譯碼驅動及開關電路三部分組成。6.2.2擴展電路

當采樣通道多至16路時，可直接選用16路模擬開關的芯片，也可以將2個8路4051并聯起來，組成1個單端的16路開關。

例題6-1試用兩個CD4051擴展成一個1×16路的模擬開關。

例題分析：圖6-4給出了兩個CD4051擴展為1×16路模擬開關的電路。數據總線D3~D0作為通道選擇信號，D3用來控制兩個多路開關的禁止端。當D3=0時，選中上面的多路開關，此時當D2、D1、D0從000變為111，則依次選通S0~S7通道；當D3=1時，經反相器變成低電平，選中下面的多路開關，此時當D2、D1、D0從000變為111，則依次選通S8~S15通道。如此，組成一個16路的模擬開關。圖6-4多路模擬開關的擴展電路鏈接動畫6.3前置放大器主要知識點

引言

6.3.1測量放大器

6.3.2可變增益放大器

引言

前置放大器的任務是將模擬輸入小信號放大到A/D轉換的量程范圍之內，如0-5VDC;

對單純的微弱信號，可用一個運算放大器進行單端同相放大或單端反相放大。如圖6-5所示，信號源的一端若接放大器的正端為同相放大，同相放大電路的放大倍數G=1+R2/R1；

若信號源的一端接放大器的負端為反相放大，反相放大電路的放大倍數G=－R2/R1。當然，這兩種電路都是單端放大，所以信號源的另一端是與放大器的另一個輸入端共地。

圖6-5放大電路

鏈接動畫6.3.1測量放大器

在實際工程中,來自生產現場的傳感器信號往往帶有較大的共模干擾，而單個運放電路的差動輸入端難以起到很好的抑制作用。因此，A/D通道中的前置放大器常采用由一組運放構成的測量放大器，也稱儀表放大器，如圖6-6(a)所示。

經典的測量放大器是由三個運放組成的對稱結構，測量放大器的差動輸入端VIN和VIN分別是兩個運放A1、A2的同相輸入端，輸入阻抗很高，而且完全對稱地直接與被測信號相連，因而有著極強的抑制共模干擾能力。-+3A2A1A1R2RSR1R2RSR-NIVGRNIV+負載(外接)外接地TUOV(外接)(a)經典的前置放大器圖6-6前置放大器

對稱結構，可抑制共模干擾。鏈接動畫

圖中RG是外接電阻，專用來調整放大器增益的。因此，放大器的增益G與這個外接電阻RG有著密切的關系。增益公式為

(6-2)

目前這種測量放大器的集成電路芯片有多種，如AD521/522、INA102等。6.3.2可變增益放大器

在A/D轉換通道中，多路被測信號常常共用一個測量放大器，而各路的輸入信號大小往往不同，但都要放大到A/D轉換器的同一量程范圍。因此，對應于各路不同大小的輸入信號，測量放大器的增益也應不同。具有這種性能的放大器稱為可變增益放大器或可編程放大器，如圖6-6(b)所示。3A2A-NIN負載(外接)外接地TUOV16K16K16K16K24816326412825680K26.67K11.43K5.33K2.58K1.27K314Ω630Ω-+1AIV+(b)可變增益放大器圖6-6前置放大器鏈接動畫

把圖6-6（a）中的外接電阻RG換成一組精密的電阻網絡，每個電阻支路上有一個開關，通過支路開關依次通斷就可改變放大器的增益，根據開關支路上的電阻值與增益公式，就可算得支路開關自上而下閉合時的放大器增益分別為2、4、8、16、32、64、128、256倍。顯然，這一組開關如果用多路模擬開關(類似CD4051)就可方便地進行增益可變的計算機數字程序控制。此類集成電路芯片有AD612/614等。6.4采樣保持器

當某一通道進行A/D轉換時，由于A/D轉換需要一定的時間，如果輸入信號變化較快，就會引起較大的轉換誤差。為了保證A/D轉換的精度，需要應用采樣保持器。

6.4.1數據采樣定理

6.4.2采樣保持器6.4.1數據采樣定理離散系統或采樣數據系統--把連續變化的量變成離散量后再進行處理的計算機控制系統。離散系統的采樣形式--有周期采樣、多階采樣和隨機采樣。應用最多的是周期采樣。周期采樣--就是以相同的時間間隔進行采樣，即把一個連續變化的模擬信號y(t)，按一定的時間間隔T轉變為在瞬時0，T，2T，…的一連串脈沖序列信號

y*(t)，如圖6-7所示。采樣器的常用術語：采樣器或采樣開關--執行采樣動作的裝置，采樣時間或采樣寬度τ--采樣開關每次閉合的時間采樣周期T--采樣開關每次通斷的時間間隔在實際系統中，<<T

，也就是說，可以近似地認為采樣信號y*(t)是y(t)在采樣開關閉合時的瞬時值。圖6-7信號的采樣過程鏈接動畫

由經驗可知，采樣頻率越高，采樣信號

y*(t)越接近原信號y(t)，但若采樣頻率過高，在實時控制系統中將會把許多寶貴的時間用在采樣上，從而失去了實時控制的機會。為了使采樣信號y*(t)既不失真，又不會因頻率太高而浪費時間，我們可依據香農采樣定理。香農定理指出：為了使采樣信號y*(t)能完全復現原信號y(t)，采樣頻率f至少要為原信號最高有效頻率fmax的2倍，即f2fmax。采樣定理給出了y*(t)唯一地復現y(t)所必需的最低采樣頻率。實際應用中，常取f（5~10）fmax。6.4.2采樣保持器1、零階采樣保持器--零階采樣保持器是在兩次采樣的間隔時間內，一直保持采樣值不變直到下一個采樣時刻。它的組成原理電路與工作波性如圖6-8(a)、(b)所示。采樣保持器由輸入輸出緩沖放大器A1、A2和采樣開關S、保持電容CH等組成。采樣期間，開關S閉合，輸入電壓VIN通過A1對CH快速充電，輸出電壓VOUT跟隨VIN變化；保持期間，開關S斷開，由于A2的輸入阻抗很高，理想情況下電容CH將保持電壓VC不變，因而輸出電壓VOUT=VC也保持恒定。

圖6-8采樣保持器鏈接動畫

顯然，保持電容CH的作用十分重要。實際上保持期間的電容保持電壓VC在緩慢下降，這是由于保持電容的漏電流所致。保持電壓VC的變化率為

(6-3)式中：ID--為保持期間電容的總泄漏電流，它包括放大器的輸入電流、開關截止時的漏電流與電容內部的漏電流等。電容CH值--增大電容CH值可以減小電壓變化率，但同時又會增加充電即采樣時間，因此保持電容的容量大小與采樣精度成正比而與采樣頻率成反比。一般情況下，保持電容CH是外接的，所以要選用聚四氟乙烯、聚苯乙烯等高質量的電容器，容量為510~1000pF。2、零階集成采樣保持器--常用的零階集成采樣保持器有AD582、LF198/298/398等，其內部結構和引腳如圖6-9(a)、(b)所示。這里，用TTL邏輯電平控制采樣和保持狀態，如AD582的采樣電平為“0”，保持電平為“1”，而LF198的則相反。圖6－9集成采樣保持器

在A/D通道中，采樣保持器的采樣和保持電平應與后級的A/D轉換相配合，該電平信號既可以由其它控制電路產生，也可以由A/D轉換器直接提供。

總之，保持器在采樣期間，不啟動A/D轉換器，而一旦進入保持期間，則立即啟動A/D轉換器，從而保證A/D轉換時的模擬輸入電壓恒定，以確保A/D轉換精度（可參見圖6-198路12位A/D轉換模板電路）。6.5A/D轉換器主要知識點

6.5.1工作原理與性能指標

6.5.2ADC0809及其接口電路

*6.5.3AD574A芯片及其接口電路

6.5.1工作原理與性能指標

1．逐位逼近式A/D轉換原理

2．雙積分式A/D轉換原理

3．電壓/頻率式A/D轉換原理

4．A/D轉換器的性能指標

1．逐位逼近式A/D轉換原理

一個n位A/D轉換器是由n位寄存器、n位D/A轉換器、運算比較器、控制邏輯電路、輸出鎖存器等五部分組成。現以4位A/D轉換器把模擬量9轉換為二進制數1001為例，說明逐位逼近式A/D轉換器的工作原理。如圖6-10所示。

圖6-10逐位逼近式A/D轉換原理圖

鏈接動畫

當啟動信號作用后，時鐘信號在控制邏輯作用下，

首先使寄存器的最高位D31，其余為0，此數字量1000經D/A轉換器轉換成模擬電壓即VO8，送到比較器輸入端與被轉換的模擬量VIN=9進行比較，控制邏輯根據比較器的輸出進行判斷。當VIN

VO，則保留D3=1；

再對下一位D2進行比較，同樣先使D21，與上一位D3位一起即1100進入D/A轉換器，轉換為VO12再進入比較器，與VIN9比較，因VIN

VO，則使D20；

再下一位D1位也是如此，D11即1010，經D/A轉換為VO=10，再與VIN9比較，因VIN

VO，則使D10；

最后一位D01-即1001經D/A轉換為VO9，再與VIN9比較，因VIN

VO，保留D01。比較完畢，寄存器中的數字量1001即為模擬量9的轉換結果，存在輸出鎖存器中等待輸出。

一個n位A/D轉換器的模數轉換表達式是

（6-4）式中n

——n位A/D轉換器；

VR+、VR-

——基準電壓源的正、負輸入；

VIN——要轉換的輸入模擬量；

B——轉換后的輸出數字量。即當基準電壓源確定之后，n位A/D轉換器的輸出數字量B與要轉換的輸入模擬量VIN呈正比。

例題6-2：一個8位A/D轉換器，設VR+=5.02V，VR=0V，計算當VIN分別為0V、2.5V、5V時所對應的轉換數字量。解：把已知數代入公式（6-4）：

0V、2.5V、5V時所對應的轉換數字量分別為00H、80H、FFH。此種A/D轉換器的常用品種有普通型8位單路ADC0801～ADC0805、8位8路ADC0808/0809、8位16路ADC0816/0817等，混合集成高速型12位單路AD574A、ADC803等。2．雙積分式A/D轉換原理

圖6-11雙積分式A/D轉換原理圖

雙積分式A/D轉換原理如圖6-11所示，在轉換開始信號控制下，開關接通模擬輸入端，輸入的模擬電壓VIN在固定時間T內對積分器上的電容C充電（正向積分），時間一到，控制邏輯將開關切換到與VIN極性相反的基準電源上，此時電容C開始放電（反向積分），同時計數器開始計數。當比較器判定電容C放電完畢時就輸出信號，由控制邏輯停止計數器的計數，并發出轉換結束信號。這時計數器所記的脈沖個數正比于放電時間。放電時間T1或T2又正比于輸入電壓VIN，即輸入電壓大，則放電時間長，計數器的計數值越大。因此，計數器計數值的大小反映了輸入電壓VIN在固定積分時間T內的平均值。此種A/D轉換器的常用品種有輸出為3位半BCD碼（二進制編碼的十進制數）的ICL7107、MC14433、輸出為4位半BCD碼的ICL7135等。

3．電壓/頻率式A/D轉換原理電壓/頻率式轉換器--簡稱V/F轉換器，是把模擬電壓信號轉換成頻率信號的器件。V/F轉換的方法--實現V/F轉換的方法很多，現以常見的電荷平衡V/F轉換法說明其轉換原理，如圖6-12（a）、（b）所示。(a)電路原理圖

圖6-12電荷平衡式V/F轉換原理

A1是積分輸入放大器，A2為零電壓比較器，恒流源IR和開關S構成A1的反充電回路，開關S由單穩態定時器觸發控制。當積分放大器A1的輸出電壓VO下降到零伏時，零電壓比較器A2輸出跳變，則觸發單穩態定時器，即產生暫態時間為T1的定時脈沖，并使開關S閉合；同時又使晶體管T截止，頻率輸出端VfO輸出高電平。

在開關S閉合期間，恒流源IR被接入積分器的㈠輸入端。由于電路是按IR＞Vimax/Ri設計的，故此時電容C被反向充電，充電電流為IR-Vi/Ri，則積分器A1輸出電壓VO從零伏起線性上升。當定時T1時間結束，定時器恢復穩態，使開關S斷開，反向充電停止，同時使晶體管T導通，VfO端輸出低電平。

開關S斷開后，正輸入電壓Vi開始對電容C正向充電，其充電電流為Vi/Ri，則積分器A1輸出電壓VO開始線性下降。當VO=0時，比較器A2輸出再次跳變，又使單穩態定時器產生T1時間的定時脈沖而控制開關S再次閉合，A1再次反向充電，同時VfO端又輸出高電平。如此反復下去，就會在積分器A1輸出端VO、單穩態定時器脈沖輸出端和頻率輸出端VfO端產生如圖6-12（b）所示的波形，其波形的周期為T。

根據反向充電電荷量和正向充電電荷量相等的電荷平衡原理，可得

（6-5）整理得

（6-7）則VfO端輸出的電壓頻率為（6-6）

這個fO就是由Vi轉換而來的輸出頻率，兩者成線性比例關系。由上式可見，要精確地實現V/F變換，要求IR、Ri和T1應準確穩定。積分電容C雖沒有出現在上式中，但它的漏電流將會影響到充電電流Vi/Ri，從而影響轉換精度。為此應選擇漏電流小的電容。此種V/F轉換器的常用品種有VFC32、LM131/LM231/LM331、AD650、AD651等。

（1）分辨率分辨率是指A/D轉換器對微小輸入信號變化的敏感程度。分辨率越高，轉換時對輸入量微小變化的反應越靈敏。通常用數字量的位數來表示，如8位、10位、12位等。分辨率為n，表示它可以對滿刻度的1/2n的變化量作出反應。即：分辨率=滿刻度值/2n

4．A/D轉換器的性能指標A/D轉換器的轉換精度可以用絕對誤差和相對誤差來表示。所謂絕對誤差，是指對應于一個給定數字量A/D轉換器的誤差，其誤差的大小由實際模擬量輸入值和理論值之差來度量。絕對誤差包括增益誤差，零點誤差和非線性誤差等。

相對誤差是指絕對誤差與滿刻度值之比，一般用百分數來表示，對A/D轉換器常用最低有效值的位數LSB（LeastSignificantBit)）來表示，1LSB=1／2n

。（2）轉換精度

例如，對于一個8位0~5V的A/D轉換器，如果其相對誤差為±1LSB，則其絕對誤差為±19.5mV，相對百分誤差為0.39％。一般來說，位數n越大，其相對誤差（或絕對誤差）越小。（3）轉換時間

A/D轉換器完成一次轉換所需的時間稱為轉換時間。如逐位逼近式A/D轉換器的轉換時間為微秒級，雙積分式A/D轉換器的轉換時間為毫秒級。下面介紹幾種典型芯片及其與PC總線的接口電路。6.5.2ADC0809及其接口電路主要知識點

1、ADC0809芯片介紹

2．ADC0809接口電路1、ADC0809芯片介紹1、ADC0809芯片介紹8位逐位逼近式A/D轉換器分辨率為1/28≈0.39%模擬電壓轉換范圍是0-+5V標準轉換時間為100s采用28腳雙立直插式封裝

圖6-13ADC0809內部結構及引腳鏈接動畫各引腳功能如下：

IN0～IN7：8路模擬量輸入端。允許8路模擬量分時輸入，共用一個A/D轉換器。ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。上升沿時鎖存3位通道選擇信號。A、B、C：3位地址線即模擬量通道選擇線。ALE為高電平時，地址譯碼與對應通道選擇見表3-2。START：啟動A/D轉換信號，輸入，高電平有效。上升沿時將轉換器內部清零，下降沿時啟動A/D轉換。EOC：轉換結束信號，輸出，高電平有效。OE：輸出允許信號，輸入，高電平有效。該信號用來打開三態輸出緩沖器，將A/D轉換得到的8位數字量送到數據總線上。D0～D7：8位數字量輸出。D0為最低位，D7為最高位。由于有三態輸出鎖存，可與主機數據總線直接相連。CLOCK：外部時鐘脈沖輸入端。當脈沖頻率為640kHz時，A/D轉換時間為100s。VR+，VR-：基準電壓源正、負端。取決于被轉換的模擬電壓范圍，通常VR+=5VDC，VR-=0VDC。Vcc：工作電源，5VDC。GND：電源地。

表6-2被選通道和地址的關系CBA選中通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7ADC0809的內部轉換時序圖6-14ADC0809的轉換時序

其轉換過程表述如下：首先ALE的上升沿將地址代碼鎖存、譯碼后選通模擬開關中的某一路，使該路模擬量進入到A/D轉換器中。同時START的上升沿將轉換器內部清零，下降沿起動A/D轉換，即在時鐘的作用下，逐位逼近過程開始，轉換結束信號EOC即變為低電平。當轉換結束后，EOC恢復高電平，此時，如果對輸出允許OE輸入一高電平命令，則可讀出數據。2．ADC0809接口電路

A/D轉換器的接口電路主要是解決主機如何分時采集多路模擬量輸入信號的，即主機如何啟動A/D轉換，如何判斷A/D完成一次模數轉換，如何讀入并存放轉換結果的。下面僅介紹兩種典型的接口電路。

（1）查詢方式讀A/D轉換數

（2）定時方式讀A/D轉換數

（1）查詢方式讀A/D轉換數

圖6-15為采用程序查詢方式的8路8位A/D轉換接口電路，由PC總線、ADC0809以及138譯碼器、74LS02非與門（即或非門）與74LS126三態緩沖器組成。圖中，啟動轉換的板址PA=01000000，每一路的口址分別為000-111，故8路轉換地址為40H-47H。圖6-15查詢方式讀A/D轉換數鏈接動畫接口程序如下：

MOVBX，BUFF；置采樣數據區首址

MOVCX，08H；８路輸入START：OUTPA，AL；啟動A/D轉換

REOC：INAL，PB；讀EOCRCRAL，01；判斷EOCJNCREOC；若EOC=0，繼續查詢

INAL，PA；若EOC=1，讀A/D轉換數

MOV[BX]，AL；存A/D轉換數

INCBX；存A/D轉換數地址加1INCPA；接口地址加1LOOPSTART；循環現說明啟動轉換過程：

首先主機執行一條啟動轉換第1路的輸出指令，即是把AL中的數據送到地址為PA的接口電路中，此時AL中的內容無關緊要，而地址PA=40H使138譯碼器的輸出一個低電平，連同OUT輸出指令造成的低電平，從而使非與門02（3）產生脈沖信號到引腳ALE和START，ALE的上升沿將通道地址代碼000鎖存并進行譯碼，選通模擬開關中的第一路VIN0，使該路模擬量進入到A/D轉換器中；同時START的上升沿將ADC0809中的逐位逼近寄存器SAR清零,下降沿啟動A/D轉換，即在時鐘的作用下，逐位逼近的模數轉換過程開始。

接著，主機查詢轉換結束信號EOC的狀態，通過執行輸入指令，即是把地址為PB的轉換接口電路的數據讀入AL中，此時地址PB=01001000（48H），使138譯碼器的輸出一個低電平，連同IN輸入指令造成的低電平，從而使非與門02（1）產生脈沖信號并選通126三態緩沖器，使EOC電平狀態出現在數據線D0上。然后將讀入的8位數據進行帶進位循環右移，以判斷EOC的電平狀態。如果EOC為“0”，表示A/D轉換正在進行，程序再跳回REOC，反復查詢；當EOC為“1”，表示A/D轉換結束。

然后，主機便執行一條輸入指令，把接口地址為PA的轉換數據讀入AL中，即是輸出一個低電平，連同IN輸入指令造成的低電平，從而使非與門02（2）產生脈沖信號，即產生輸出允許信號到OE，使ADC0809內部的三態輸出鎖存器釋放轉換數據到數據線上，并被讀入到AL中。接下來，把A/D轉換數據存入寄存器BX所指的數據區首地址0000H中，數據區地址加1，為第2路A/D轉換數據的存放作準備；接口地址加1，準備接通第2路模擬量信號；計數器減1，不為0則返回到START，繼續進行下一路的A/D轉換。如此循環，直至完成8路A/D轉換。（2）定時方式讀A/D轉換數

定時方式讀A/D轉換數的電路組成如圖6-16所示，它與查詢方式不同的僅僅在于啟動A/D轉換后，無需查詢EOC引腳狀態而只需等待轉換時間，然后讀取A/D轉換數。因此，硬件電路可以取消126三態緩沖器及其控制電路，軟件上也相應地去掉查詢EOC電平的REOC程序段，而換之以調用定時子程序（CALLDELAY）即可。這里定時時間應略大于ADC0809的實際轉換時間。圖中，ADC0809的CLOCK引腳（輸入時鐘頻率）為640KHz，因此轉換時間為8×8個時鐘周期，相當于100μS。圖6-16定時方式讀A/D轉換數

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顯然，定時方式比查詢方式簡單，但前提是必須預先精確地知道A/D轉換芯片完成一次A/D轉換所需的時間。這兩種方法的共同點是硬軟件接口簡單，但在轉換期間獨占了CPU時間，好在這種逐位逼近式A/D轉換的時間只在微秒數量級。當選用雙積分式A/D轉換器時，因其轉換時間在毫秒級，因此采用中斷法讀A/D轉換數的方式更為適宜。因此，在設計數據采集系統時，究竟采用何種接口方式要根據A/D轉換器芯片而定。

8位A/D轉換器的分辨率約為0.0039，轉換精度在0.4％以下,這對一些精度要求比較高的控制系統而言是不夠的，因此要采用更多位的A/D轉換器，如10位、12位、14位等A/D轉換器。下面以AD574A為例介紹12位A/D轉換器及其接口電路。6.5.3AD574A芯片及其接口電路

主要知識點

1．AD574A芯片介紹

2.AD574A接口電路1．AD574A芯片介紹1．AD574A芯片介紹AD574A是一種高性能的12位逐位逼近式A/D轉換器分辨率為1/212=0.024%轉換時間為25μs,適合于在高精度快速采樣系統中使用內部結構大體與ADC0809類似，由12位A/D轉換器、控制邏輯、三態輸出鎖存緩沖器與10V基準電壓源構成，可以直接與主機數據總線連接，但只能輸入一路模擬量AD574A也采用28腳雙立直插式封裝

圖6-17AD574A原理框圖及引腳各引腳功能如下：Vcc：工作電源正端，+12VDC或+15VDC。VEE：工作電源負端，12VDC或15VDC。VL：邏輯電源端，+5VDC。雖然使用的工作電源為12VDC或15VDC，但數字量輸出及控制信號的邏輯電平仍可直接與TTL兼容。DGND，AGND：數字地，模擬地。REFOUT：基準電壓源輸出端，芯片內部基準電壓源為+10.00V1％。REFIN：基準電壓源輸入端，如果REFOUT通過電阻接至REFIN，則可用來調量程。

：轉換結束信號，高電平表示正在轉換，低電平表示已轉換完畢。

DB0-DB11：12位輸出數據線，三態輸出鎖存，可與主機數據線直接相連。

CE：片能用信號，輸入，高電平有效。：片選信號，輸入，低電平有效。

R/：讀/轉換信號，輸入，高電平為讀A/D轉換數據，低電平為起動A/D轉換。12/：數據輸出方式選擇信號，輸入，高電平時輸出12位數據，低電平時與A0信號配合輸出高8位或低4位數據。12/不能用TTL電平控制，必須直接接至+5V(引腳1)或數字地(引腳15)。A0：字節信號，在轉換狀態，A0為低電平可使AD574A產生12位轉換，A0為高電平可使