数字I/F转换器关键技术的研究

发布时间：2020-12-30 02:54

　　I/F转换器是一种将电流信号转换为频率信号的器件,被广泛应用到各个领域。针对目前I/F转换器存在的转换精度较低、抗干扰力较差问题,本文设计出了一种基于单片机ADuC847和数字信号控制器MC56F8037的转换精度低于5 × 10-5的高性能的数字I/F转换器。该I/F转换器的设计主要从前端信号调理电路、A/D采样值的数字滤波、变增益非线性补偿、数字频率合成算法、抗干扰措施五方面进行介绍。采用无放大器的前端信号调理电路结构,这是一种差分信号传输结构,提高对外部电磁抗干扰能力,利于识别小信号,确保了双极性信号的保真度和稳定度。改进了原有的滑动平均滤波算法,设计出了基于该算法的巴特沃斯数字低通滤波器,在继承了原来算法的卓越性能外,还提高了灵敏度和抑制脉冲性干扰的能力。由于小信号输入单片机ADuC847时,存在很严重的非线性,利用变增益非线性补偿原理进行补偿,即不同范围的输入电流,采用不同的增益方式,实验测试证明,非线性得到改善。本文的频率合成技术采用基于MC56F8037片内PWM或定时器的数字频率合成算法,不但其输出的频率信号的稳定度和分辨率非常高,而且大大地降低了成本。最后,本文从软硬... 

【文章来源】：齐鲁工业大学山东省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．?１３基于ＡＤ８＂日的前端信号调理电路在０ｍＡ输入电流时的原始采样信号及其频谱图??图２．１３中的噪声也比按大，其噪声主要分布在０？巧化之间，属于电路板上??

当输出频率变化化２时，采样电压信号的变化幅值为９．?７６６＾ｌＶ，同式（２－２）。??并且其所对应的采样值仍然为３２，与采用ＡＤ８２巧和ＡＤ８４７日时的对应关系相同。??该方案采用差分信号输入的传输方式，可１＾＾＞降低￡１＾干扰。图２．１５为０ｍＡ输入电??流时的Ａ?／?Ｄ采样值的原始信号及其频谱分析图。??原始信号（时巧）??雲??巧?４０?故妨?１说?１２０?１４０??时间（Ｓ）??频谱国（掠域）??Ｉ?［?！?ｉ?Ｉ??１?１?１?１?ｒ?．???Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??０８?——?ｙ－；——ｒ－Ｔｆ???０?５?１０?１５?２０??频率（Ｈｚ）??图２．巧无放大器的前端信号调理电路在０ｍＡ输入电流时的原始采样信号及其频谱圈??图２．１５中的噪声相比图２．?１０和图２．１３要小得多，其噪声依然主要分布在０？??巧化之间，属于电路板上电子元器件所固有的白噪声（如热噪声和散弹噪声）及１／ｆ??噪声。为了获得直观的噪声分布情况及其大小，在ＭＡＴＬＡＢ中，已经将频谱图中的??直流分量剔除，经ＭＡＴＬＡＢ计算，可Ｗ获得采样值的ＲＭＳ（均方差）值为１４．４１７，这??要比３２小得多，很明显，相比采用ＡＤ８２巧和ＡＤ８４７５，该方案对噪声具有很好的??免疫能力。??１８??

频率（Ｈｚ）??图２．?１３基于ＡＤ８＂日的前端信号调理电路在０ｍＡ输入电流时的原始采样信号及其频谱图??图２．１３中的噪声也比按大，其噪声主要分布在０？巧化之间，属于电路板上??电子元器件所固有的白噪声（如热噪声和散弹噪声）及１／ｆ噪声。为了获得直观的??噪声分布情况及其大小，在ＭＡＴＬＡＢ中，己经将频谱图中的直流分量剔除，经ＭＡ化ＡＢ??计算，可获得采样值的ＲＭＳ（均方差）值为３５．８４９，这要大于１化所对应的Ａ／Ｄ??采样值。很明显，相比采用ＡＤ８２７５，该方案对噪声更加敏感。??２．３．３无放大器的调理电路??无放大器的前端信号调理电路的电路原理图如图２．１４所示。??ＧＮＤ??ｚｚｚｚＣｌ??Ｏ．ｌｕＦ??Ｉ—勝?立王?——ｐＭｉＬ??。誌。帖恥日段。。白為。２４。??Ｖｒｅｆ?２．５?Ｔ?Ｔ?Ｔ?１?］?＾＝：Ｃ】?Ｃ５??ｉＶ?［Ｖ？?ｒＶ?［＾９?［Ｖ］０?Ｏ－ＩＵＦ?０．００１ＵＦ?０．１ＵＦ??Ｕ?ｌｏｏｎ?Ｕ?ｌｏｏｎＵ１００＾?ＬＩ?１?ｏｏｉｉ?Ｕ?ｌｏｏａ?＂，??１?ＩＭ－?Ｊ?Ｊ?Ｔ?Ｊ?Ｊ?］?Ａ１Ｎ２??ＶＪＮ－?２４。??＝！ｐＣ３??Ｏ．ｌｕＦ??ＧＮＤ??圏２．?１４无放大器的前端信号调理电路??１７??

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2946842