ad转换模块简介

A/D 转换模块 1、A/D 转换原理 A/D转换的过程是模拟信号依次通过取样、保持和量化、编码几个过程后 转换为数字格式。 a取样与保持 一般取样与保持过程是同时完成的，取样-保持电路的原理图如图16 所示，由输入放大器A 1 、输出放大器A 2 、保持电容C H 和电子开关S组成， 要求 A V1 * A V2 1。原理是当开关S闭合时，电路处于取样阶段，电 容器充电，由于 A V1 * A V2 1，所以输出等于输入；当开关S断开时， 由于A 2 输入阻抗较大而且开关理想，可认为C H 没有放电回路，输出电压 保持不变。 图16 取样-保持电路 取样-保持以均匀间隔对模拟信号进行抽样， 并且在每个抽样运算后在 足够的时间内保持抽样值恒定，以保证输出值可以被A/D 转换器精确转换。 b量化与编码 量化的方法，一般有舍尾取整法和四舍五入法，过程是先取顶量化单 位Δ，量化单位取值越小，量化误差的绝对值就越小，具体过程在这里就 不做介绍了。将量化后的结果用二进制码表示叫做编码。2、A/D 转换器的技术指标 a分辨率分辨率说明 A/D 转换器对输入信号的分辨能力，理论上，n位 A/D 转 换器能区分的输入电压的最小值为满量程的 1/2 n 。也就是说，在参考电 压一定时，输出位数越多，量化单位就越小，分辨率就越高。S12的 ATD 模块中，若输出设置为 8位的话，那么转换器能区分的输入信号最小电压 为 19.53mV。 b转换时间 A/D转换器按其工作原理可以分为并联比较型（转换速度快 ns 级）、 逐次逼近型（转换速度适中 us 级）、双积分型（速度慢抗干扰能力强）。 不同类型的转化的 A/D 转换器转换时间不尽相同，S12 的 ATD 模块中， 8位数字量转换时间仅有 6us，10 位数字量转换时间仅有 7us。 S12内置了 2组 10位/8 位的 A/D 模块ATD0 和 ATD1，共有 16个模拟量 输入通道，属于逐次逼近型 A/D 转换器（这个转换过程与用天平称物的原理相 似）。 1、功能结构图 图17 A/D 模块功能结构图图17所示的是 A/D 模块的功能结构，这个功能模块被虚线划分成为图 示所示的虚线所隔离的三个部分IP 总线接口、转换模式控制/寄存器列表， 自定义模拟量。 IP 总线接口负责该模块与总线的连接，实现 A/D 模块和通用 I/O 的目 的， 还起到分频的作用；转换模式控制寄存器列表中有控制该模块的所有的寄存器， 执行左右对齐 运 行和连续扫描。 自定义模拟量负责实现模拟量到数字量的转换。 包括了执行一次简单转换 所 需的模拟量和数字量。2、 HCS12 中 A/D 转化模块特点 8/10 位精度； 7 us, 10-位单次转换时间.； 采样缓冲放大器； 可编程采样时间；左/右对齐, 有符号/无符号结果数据；外部触发控制；转换完成中断；模拟输 入8 通道复用；模拟/数字输入引脚复用；1 到8 转换序列长度；连续转换模式； 多通 道扫描方式。 ATD 模块有模拟量前端、模拟量转换、控制部分及结果存储等四部分组成。其 中模拟前端包括多路转换开关、采样缓冲器、放大器等，结果存储部分主要有 8 个16 位的存储器和反映工作状态的若干标志位。