基于PWM技术的A/D转换电路的设计

作者：时间：2012-03-13 来源：网络收藏

由于该方法在采样时无论当前采样值试探值多么接近被测值，其每次采样的试探次数都相同，为减小试探次数提高采样速率，在本设计中采用了一种改进的逐次逼近试探算法，可大大减少试探次数，其具体实现的方法是：当第一次试探完并获得采样值后，保留当前采样值，不再以剩余对分值作为新的增量，而是以最小值作为初次增量（即：将最低位置1，可将其看作权值），与上次保留值相加并转换成PWM信号输出，通过测试比较器输出确定当前增量值是否需要保留，若试探值小于被测模拟量，则保留当前试探值，否则去掉。若需要增大试探值时，则可将权值左移一位再与上次试探值相加，以形成新的试探值，这样可以使逐次逼近试探值总处在跟踪试探状态，从而大大减少了试探次数。由于在实际测试过程中被测模拟量一般很少有突变情况发生，大都处在缓变增加或缓变减小状态，因此采用这种改进的逐次逼近的试探算法，将会有效的提高A/D转换器的采样速率。

　　采用PWM技术的A/D转换器的主程序，采用汇编语言编写。其主程序流程图如图5所示:

主程序流程图

　　5. 结束语

　　采用普通元器件利用MCU内部定时器结合PWM技术设计高分辨率的A/D转换器，改变A/D转换的分辨率只须修改PWM定时器的有关参数即可，灵活方便，稳定性好，线性度高，由于该转换器与系统的连接仅为两条信号线，因此，可以很方便的采用光电隔离技术提高系统的抗干扰能力，另外由于电路中的低通滤波环节，使得电路本身也具有一定的抗干扰能力，这比较适合在具有较强的干扰环境中使用，采用改进的逐次逼近试探算法实现对模拟电压的测量或A/D变换，提高了采样速率，转换电路设计及算法实现简单，测试分辨率和精度较高，具有较好的应用价值。

　　本文创新点：利用PWM技术实现对模拟电压的测量或A/D变换，既具有较高的分辨率，又具有较好的抗干扰性，且便于采用光电隔离。同时结合利用改进的逐次逼近试探算法大大减少了试探次数，转换电路的设计及转换算法实现简单，A/D转换分辨率可以根据需要任意设置，具有较好的应用价值。

　　目前市场上14—16位的A/D转换器芯片的销售价格大约在100元—300元之间，具有相应分辨率的V/F转换模块的销售价格约为100—150元，而采用PWM技术设计的A/D转换器中所用到的主要芯片或元器件为：运放：8元；高速比较器LM311或LM393：2元；MCU：15元（但采用A/D转换器芯片时也必须要用MCU，当采用用户系统中的MCU时此费用可省），即：总费用包括MCU时才不超过30元，按照保守用量计算：若A/D芯片加V/F转换模块的年需求总量为十万片（块）时，其经济效益是相当可观的。

　　参考文献：

　　[1]王树红.几种A/ D 转换技术及性能特点的分析[J]. 山西电子技术, 2004 年第5 期

　　[2]张运波.PWM信号的软件实现方法[J]. 微计算机信息, 2002，18-10：46-47。

　　[3]秦龙.MSP430单片机C语言应用程序设计实例精讲[M]．电子工业出版社,2006.5

　　[4]魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例[M].北京航空航天大学出版社, 2003.6