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期: 2008-02-20 作者简介:骆旭坤(1980-),男(汉),福建泉州人,黎明职业大学计算机与信息工程系助教,主要从事嵌入式系统控制方面 的研究。 黎明职业大学学报2008年3月 　　系统的主要模块有:量程选择模块、单斜式 积分A/D转换模块以及单片机及外围电路等。 2　系统各电路模块硬件设计 2·1　量程选择模块 该模块的设计思路是根据A/D转换结果的 超量程和欠量程信号控制计数器计数来控制模拟 电压通道的选通。主要采用LM393双电压比较 器,将输入电源与200MV的基准电源进行比较, 输出高低电平送入单片机进行处理后,选择适当 的信号处理通道。本设计将量程范围分为2档: 10MV~200MV, 200MV~2V。 2·2　单斜式积分A/D转换实现方案 2·2·1　A/D转换电路原理 该模块由积分电路及比较电路两部分构成, 如图2所示。积分电路的核心元件为LM358,比 较电路的核心元件为LM393。 图2　A/D转换电路原理 　　LM358是内部包括两个独立的、高增益、内 部频率补偿的双运算放大器。在积分电路部分 Vin'为积分电路的输入电压,V1为基准电压,流过 R的电流为I。当电流I对电容C充电时,使输出 电压Vout朝正方向增加。比较电路由2个 LM393组成, LM393是双电压比较器,其输入失 调电压为2mV。图中V2和V3分别为比较器的 参考电压,比较结果通过单片机的管脚PD2和 PD3送入内部的定时器以计算时间。假设电压到 达V2和V3时所对应时间为T2和T3, Tm为T3 与T2间的时间间隔,其与Vout的关系图如图3 所示。 图3　Vout及时间的关系 2·2·2　A/D转换模块分析及计算 假设在无噪声及i/p的失调电压忽略不计的 前提下,当Vc=Vout-V1 I=( V1-Vin) /R = C* dVc/dt 利用拉普拉斯变换得: (V1-Vin) /s*R=C* (sVc(s)-Vc(0+)) 或(V1-Vin)/s2=R*C* (Vc(s)-Vc(0+)/s) 再应用拉普拉斯反变换,得到: (V1-Vin) *T= (R*C) * (Vc (t) - Vc (0+))　(1) 当T=T2时, Vc (T2) =V2-V1; 当T=T3时, Vc (T3) =V3-V1; 因此,可得 (V1-Vin) * T2= (R* C) * ( V2-V1 -Vc (0+))　(2) (V1-Vin) * T3= (R* C) * ( V3-V1 -Vc (0+))　(3) 将式(1)减式(2)得: Vin=V1-(R*C)*(V3-V2)/( T3-T2)(4) 由于Tm=T3-T2,式(4)变换为: Vin=V1-(R*C)* ( V3-V2) /Tm (5) 32

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