I/F轉(zhuǎn)換器是一種將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)的器件,被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。針對(duì)目前I/F轉(zhuǎn)換器存在的轉(zhuǎn)換精度較低、抗干擾力較差問題,本文設(shè)計(jì)出了一種基于單片機(jī)ADuC847和數(shù)字信號(hào)控制器MC56F8037的轉(zhuǎn)換精度低于5 × 10-5的高性能的數(shù)字I/F轉(zhuǎn)換器。該I/F轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)主要從前端信號(hào)調(diào)理電路、A/D采樣值的數(shù)字濾波、變增益非線性補(bǔ)償、數(shù)字頻率合成算法、抗干擾措施五方面進(jìn)行介紹。采用無放大器的前端信號(hào)調(diào)理電路結(jié)構(gòu),這是一種差分信號(hào)傳輸結(jié)構(gòu),提高對(duì)外部電磁抗干擾能力,利于識(shí)別小信號(hào),確保了雙極性信號(hào)的保真度和穩(wěn)定度。改進(jìn)了原有的滑動(dòng)平均濾波算法,設(shè)計(jì)出了基于該算法的巴特沃斯數(shù)字低通濾波器,在繼承了原來算法的卓越性能外,還提高了靈敏度和抑制脈沖性干擾的能力。由于小信號(hào)輸入單片機(jī)ADuC847時(shí),存在很嚴(yán)重的非線性,利用變增益非線性補(bǔ)償原理進(jìn)行補(bǔ)償,即不同范圍的輸入電流,采用不同的增益方式,實(shí)驗(yàn)測試證明,非線性得到改善。本文的頻率合成技術(shù)采用基于MC56F8037片內(nèi)PWM或定時(shí)器的數(shù)字頻率合成算法,不但其輸出的頻率信號(hào)的穩(wěn)定度和分辨率非常高,而且大大地降低了成本。最后,本文從軟硬... 

【文章來源】：齊魯工業(yè)大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．?１３基于ＡＤ８＂日的前端信號(hào)調(diào)理電路在０ｍＡ輸入電流時(shí)的原始采樣信號(hào)及其頻譜圖??圖２．１３中的噪聲也比按大，其噪聲主要分布在０？巧化之間，屬于電路板上??

當(dāng)輸出頻率變化化２時(shí)，采樣電壓信號(hào)的變化幅值為９．?７６６＾ｌＶ，同式（２－２）。??并且其所對(duì)應(yīng)的采樣值仍然為３２，與采用ＡＤ８２巧和ＡＤ８４７日時(shí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系相同。??該方案采用差分信號(hào)輸入的傳輸方式，可１＾＾＞降低￡１＾干擾。圖２．１５為０ｍＡ輸入電??流時(shí)的Ａ?／?Ｄ采樣值的原始信號(hào)及其頻譜分析圖。??原始信號(hào)（時(shí)巧）??雲(yún)??巧?４０?故妨?１說?１２０?１４０??時(shí)間（Ｓ）??頻譜國（掠域）??Ｉ?［?！?ｉ?Ｉ??１?１?１?１?ｒ?．???Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??０８?——?ｙ－；——ｒ－Ｔｆ???０?５?１０?１５?２０??頻率（Ｈｚ）??圖２．巧無放大器的前端信號(hào)調(diào)理電路在０ｍＡ輸入電流時(shí)的原始采樣信號(hào)及其頻譜圈??圖２．１５中的噪聲相比圖２．?１０和圖２．１３要小得多，其噪聲依然主要分布在０？??巧化之間，屬于電路板上電子元器件所固有的白噪聲（如熱噪聲和散彈噪聲）及１／ｆ??噪聲。為了獲得直觀的噪聲分布情況及其大小，在ＭＡＴＬＡＢ中，已經(jīng)將頻譜圖中的??直流分量剔除，經(jīng)ＭＡＴＬＡＢ計(jì)算，可Ｗ獲得采樣值的ＲＭＳ（均方差）值為１４．４１７，這??要比３２小得多，很明顯，相比采用ＡＤ８２巧和ＡＤ８４７５，該方案對(duì)噪聲具有很好的??免疫能力。??１８??

頻率（Ｈｚ）??圖２．?１３基于ＡＤ８＂日的前端信號(hào)調(diào)理電路在０ｍＡ輸入電流時(shí)的原始采樣信號(hào)及其頻譜圖??圖２．１３中的噪聲也比按大，其噪聲主要分布在０？巧化之間，屬于電路板上??電子元器件所固有的白噪聲（如熱噪聲和散彈噪聲）及１／ｆ噪聲。為了獲得直觀的??噪聲分布情況及其大小，在ＭＡＴＬＡＢ中，己經(jīng)將頻譜圖中的直流分量剔除，經(jīng)ＭＡ化ＡＢ??計(jì)算，可獲得采樣值的ＲＭＳ（均方差）值為３５．８４９，這要大于１化所對(duì)應(yīng)的Ａ／Ｄ??采樣值。很明顯，相比采用ＡＤ８２７５，該方案對(duì)噪聲更加敏感。??２．３．３無放大器的調(diào)理電路??無放大器的前端信號(hào)調(diào)理電路的電路原理圖如圖２．１４所示。??ＧＮＤ??ｚｚｚｚＣｌ??Ｏ．ｌｕＦ??Ｉ—?jiǎng)?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。??＝�。穑茫�??Ｏ．ｌｕＦ??ＧＮＤ??圏２．?１４無放大器的前端信號(hào)調(diào)理電路??１７??

【參考文獻(xiàn)】：
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