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為了提高電路的抗干擾能力, 一般模擬數字轉換器件可以采用V/ F 變換器件, 將輸入的模擬信號轉換成頻率信號, 送入單片機測量; 此外, 也可采用雙積分A/D 轉換器件。但這兩種方法的缺點(diǎn)就是外圍器件較多, 比較復雜, 并且受元器件的性能影響, 器件的分辨力不會(huì )太高。因此, 在使用這類(lèi)較低精度A/D 轉換器測量大動(dòng)態(tài)范圍的信號之前, 必須通過(guò)程控增益放大器( PGA) 進(jìn)行信號調理, 使進(jìn)入A/D 轉換器的模擬信號大小合適, 這樣才能滿(mǎn)足測量精度。
近幾年出現了高精度的2 -$ 型A/ D 轉換器, 這種轉換器件采樣頻率高, 對抗混疊濾波器要求低, 芯片內部主要由數字電路組成, 模擬部分的電路較少, 易于實(shí)現高精度, 并且成本較低, 廣泛應用于儀器儀表, 工業(yè)數據采集等場(chǎng)合。對于大動(dòng)態(tài)范圍的低頻信號測量, 也可采用高分辨力的2-$ 型A/D 轉換器, 大動(dòng)態(tài)輸入的信號直接進(jìn)入A/ D 轉換器, 利用該A/ D 轉換器的高分辨力特點(diǎn)去滿(mǎn)足大動(dòng)態(tài)范圍信號測量的精度, 而成本并不比上面的方案高多少, 且結構簡(jiǎn)單, 性能可靠。由于本系統的信號強弱信號之比約為300 倍, 若最強的信號占有20 位A/ D 的話(huà), 那最弱的信號能使用該A / D 的11 位多, 能夠滿(mǎn)足精度達到0. 1%的要求。在本系統里, 采用了TI 公司的ADS1244, 該芯片有以下特點(diǎn):20 位有效分辨力;0. 0002% 的非線(xiàn)性( 典型值) ;簡(jiǎn)單的兩線(xiàn)串行輸出接口;片內的數字濾波器;自校準功能。
當該A/D 轉換器的時(shí)鐘選擇合適時(shí), 片內的數字濾波器可以實(shí)現對50Hz 或60Hz 頻率的陷波, 并能對高頻信號濾波, 提高了系統的抗干擾能力。此外, 可以將光強采樣電路裝入金屬屏蔽盒中, 并就近安置在分光系統的輸出位置, 通過(guò)兩線(xiàn)串行輸出接口與單片機電路相連接, 這樣的設計將模擬與數字電路分開(kāi),盡量減小外界干擾帶來(lái)測量的誤差, 提高測量系統的穩定性和精度。通過(guò)對光電轉換電路的噪聲進(jìn)行分析, 可以滿(mǎn)足模擬信號精度的要求。此外, 本測量方案使用高精度2 -$ 型A/ D 轉換器件, 簡(jiǎn)化了電路, 提高了可靠性。大動(dòng)態(tài)范圍的信號直接進(jìn)入A/ D 轉換器, 而測量過(guò)程中不必調整增益, 方便了軟件編程。這種采用高精度2-$ 型A/ D 器件價(jià)格并不太貴, 并可以省去可編程增益放大器( PGA) , 因此電路成本并不十分高。
