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1、11.2.4 典型的集成 ADC 芯片为了满足多种需要， 目前国内外各半导体器件生产厂家设计并生产出了多种多样的ADC芯片。仅美国 AD公司的 ADC产品就有几十个系列、近百种型号之多。从性能上讲，它们有的精度高、速度快，有的则价格低廉。从功能上讲，有的不仅具有A/D 转换的基本功能，还包括内部放大器和三态输出锁存器；有的甚至还包括多路开关、 采样保持器等，已发展为一个单片的小型数据采集系统。尽管 ADC 芯片的品种、型号很多，其内部功能强弱、转换速度快慢、转换精度高低有很大差别，但从用户最关心的外特性看，无论哪种芯片，都必不可少地要包括以下四种基本信号引脚端：模拟信号输入端(单极性或双极性
2、) ；数字量输出端 ( 并行或串行 )；转换启动信号输入端；转换结束信号输出端。除此之外，各种不同型号的芯片可能还会有一些其他各不相同的控制信号端。选用 ADC 芯片时，除了必须考虑各种技术要求外，通常还需了解芯片以下两方面的特性。（1）数字输出的方式是否有可控三态输出。有可控三态输出的ADC 芯片允许输出线与微机系统的数据总线直接相连，并在转换结束后利用读数信号RD选通三态门，将转换结果送上总线。没有可控三态输出 ( 包括内部根本没有输出三态门和虽有三态门、但外部不可控两种情况 )的 ADC芯片则不允许数据输出线与系统的数据总线直接相连，而必须通过 I/O 接口与 MPU 交换信息。（2）启
3、动转换的控制方式是脉冲控制式还是电平控制式。对脉冲启动转换的 ADC 芯片，只要在其启动转换引脚上施加一个宽度符合芯片要求的脉冲信号， 就能启动转换并自动完成。 一般能和 MPU 配套使用的芯片，MPU 的 I/O 写脉冲都能满足 ADC 芯片对启动脉冲的要求。对电平启动转换的ADC 芯片，在转换过程中启动信号必须保持规定的名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 24 页 - - - - - - - - - 电平不变，否则， 如中途撤消规定的电平
4、，就会停止转换而可能得到错误的结果。 为此，必须用 D触发器或可编程并行I/O 接口芯片的某一位来锁存这个电平，或用单稳等电路来对启动信号进行定时变换。具有上述两种数字输出方式和两种启动转换控制方式的ADC芯片都不少，在实际使用芯片时要特别注意看清芯片说明。下面介绍两种常用芯片的性能和使用方法。1. ADC 0808/0809 ADC 0808和 ADC 0809除精度略有差别外 (前者精度为 8 位、后者精度为 7 位)，其余各方面完全相同。它们都是CMOS 器件，不仅包括一个 8 位的逐次逼近型的ADC 部分，而且还提供一个8 通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑， 因而有理由把它作为简单的
5、“数据采集系统” 。利用它可直接输入8 个单端的模拟信号分时进行A/D 转换，在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。1) 主要技术指标和特性（1）分辨率： 8 位。（2）总的不可调误差： ADC0808为21LSB,ADC 0809 为1LSB 。（3）转换时间：取决于芯片时钟频率，如CLK=500kHz时，TCONV=128s。（4）单一电源： +5V。（5）模拟输入电压范围：单极性 05V；双极性 5V,10V(需外加一定电路 )。（6）具有可控三态输出缓存器。（7）启动转换控制为脉冲式(正脉冲 )，上升沿使所有内部寄存器清零，下降沿使A/D 转换开始。（8）使用时不需进行零点
6、和满刻度调节。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 24 页 - - - - - - - - - 2) 内部结构和外部引脚ADC0808/0809的内部结构和外部引脚分别如图11.19 和图 11.20所示。内部各部分的作用和工作原理在内部结构图中已一目了然，在此就不再赘述，下面仅对各引脚定义分述如下：图 11.19 ADC0808/0809 内部结构框图（1） IN0IN78 路模拟输入，通过 3 根地址译码线 ADDA、 ADDB、ADDC
7、来选通一路。（2）D7D0A/D 转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接。8 位排列顺序是 D7为最高位， D0为最低位。（3）ADDA、ADDB、ADDC模拟通道选择地址信号，ADDA为低位，ADDC为高位。地址信号与选中通道对应关系如表11.3 所示。（4）VR(+) 、VR(-) 正、负参考电压输入端，用于提供片内DAC电阻网络的基准电压。在单极性输入时，VR(+)=5V ，VR(-)=0V ；双极性输入时， VR(+) 、VR(-) 分别接正、负极性的参考电压。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳
8、精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 24 页 - - - - - - - - - 图 11.20 ADC0808/0809 外部引脚图表 11.3 地址信号与选中通道的关系地址选中通道ADDCADDBADDA0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 IN0 IN1IN2IN3IN4IN5名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 24 页 - - - - - - -
9、- - 1 1 1 1 0 1 IN6IN7（5）ALE 地址锁存允许信号，高电平有效。当此信号有效时，A、B、C 三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。在使用时，该信号常和START信号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动 A/D转换。（6）START A/D 转换启动信号，正脉冲有效。加于该端的脉冲的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿开始 A/D转换。如正在进行转换时又接到新的启动脉冲，则原来的转换进程被中止， 重新从头开始转换。（7）EOC 转换结束信号，高电平有效。该信号在A/D 转换过程中为低电平， 其余时间为高电平。 该信号可作为被 CPU 查询的状态信号，也可作为对 CPU
10、的中断请求信号。 在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下， EOC 也可作为启动信号反馈接到START 端，但在刚加电时需由外电路第一次启动。（8）OE 输出允许信号，高电平有效。当微处理器送出该信号时， ADC0808/0809的输出三态门被打开，使转换结果通过数据总线被读走。在中断工作方式下， 该信号往往是 CPU 发出的中断请求响应信号。3) 工作时序与使用说明ADC 0808/0809的工作时序如图 11.21 所示。当通道选择地址有效时，ALE信号一出现，地址便马上被锁存，这时转换启动信号紧随ALE之后( 或与 ALE同时)出现。 START 的上升沿将逐次逼近寄存器SAR复位，在
11、该上升沿之后的2s 加 8 个时钟周期内 (不定)，EOC信号名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 24 页 - - - - - - - - - 将变低电平， 以指示转换操作正在进行中，直到转换完成后 EOC 再变高电平。微处理器收到变为高电平的EOC 信号后，便立即送出OE信号，打开三态门，读取转换结果。图 11.21 ADC 0808/0809工作时序模拟输入通道的选择可以相对于转换开始操作独立地进行( 当然，不能在转换过程中进行) ，然而
12、通常是把通道选择和启动转换结合起来完成 (因为 ADC0808/0809的时间特性允许这样做 ) 。这样可以用一条写指令既选择模拟通道又启动转换。在与微机接口时， 输入通道的选择可有两种方法， 一种是通过地址总线选择， 一种是通过数据总线选择。如用 EOC 信号去产生中断请求， 要特别注意 EOC 的变低相对于启动信号有 2s+8 个时钟周期的延迟，要设法使它不致产生虚假的中断请求。为此， 最好利用 EOC 上升沿产生中断请求，而不是靠高电平产生中断请求。2. AD574A 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - -
13、 - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 24 页 - - - - - - - - - AD574A 是美国 AD公司的产品，是目前国际市场上较先进的、价格低廉、应用较广的混合集成12 位逐次逼近式 ADC 芯片。它分 6 个等级，即 AD574AJ 、AK 、AL、AS 、AT 、AU ，前三种使用温度范围为0+70，后三种为 -55+125。它们除线性度及其他某些特性因等级不同而异外，主要性能指标和工作特点是相同的。1) 主要技术指标和特性（1）非线性误差：1LSB或21LSB(因等级不同而异 ) 。（2）电压输入范围：单极性 0+10V ，0+20V ，双极性
14、 5V,10V 。（3）转换时间： 35 s。（4）供电电源： +5V，15V。（5）启动转换方式：由多个信号联合控制，属脉冲式。（6）输出方式：具有多路方式的可控三态输出缓存器。（7）无需外加时钟。（8）片内有基准电压源。 可外加 VR ，也可通过将 VO(R)与 Vi(R)相连而自己提供 VR 。内部提供的 VR为(10.00 0.1)V(max) ，可供外部使用，其最大输出电流为1.5mA ；（9）可进行 12 位或 8 位转换。 12 位输出可一次完成，也可两次完成 (先高 8 位，后低 4 位) 。2) 内部结构与引脚功能AD574A的内部结构与外部引脚如图11.22 所示。从图可见
15、，它由两片大规模集成电路混合而成：一片为以 D/A转换器 AD565和 10V基准源为主的模拟片， 一片为集成了逐次逼近寄存器SAR和转换控制电路、时钟电路、三态输出缓冲器电路和高分辨率比较器的数字片，其中 12 位三态输出缓冲器分成独立的A、B、C三段，每段 4 位，目名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 24 页 - - - - - - - - - 的是便于与各种字长微处理器的数据总线直接相连。AD574A 为 28 引脚双列直插式封装，各
16、引脚信号的功能定义分述如下：图 11.22 AD574A 的结构框图与引脚（1）12/8输出数据方式选择。当接高电平时，输出数据是12 位字长；当接低电平时，是将转换输出的数变成两个8 位字输出。（2）A0转换数据长度选择。当A0为低电平时，进行12 位转换；A0为高电平时，则为8 位长度的转换。（3）CS片选信号。（4）R/C读或转换选择。当为高电平时，可将转换后数据读出；当为低电平时，启动转换。（5）CE 芯片允许信号，用来控制转换与读操作。只有当它为高电平时，并且CS=0时，R/信号的控制才起作用。 CE和CS、R/C、12/8、A0信号配合进行转换和读操作的控制真值表如表11.4 所示
17、。（6）VCC正电源，电压范围为0+16.5V。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 24 页 - - - - - - - - - （7） Vo(R) +10V参考电压输出端，具有 1.5mA的带负载能力。表 11.4 AD574A 的转换和读操作控制真值表CE CSCR/12 /8A0操作内容0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 +5V DGND DGND 0 1 0 1 无操作无操作启动一次12 位转换启动一次
18、 8 位转换并行读出 12 位读出高 8 位(A 段和B段) 读出 C段低 4 位，并自动后跟 4 个 0 （8）AGND 模拟地。（9）GND 数字地。（10）Vi(R) 参考电压输入端。（11）VEE负电源，可选加 -11.4V -16.5V 之间的电压。（12）BIP OFF双极性偏移端，用于极性控制。单极性输入时接模拟地 (AGND) ，双极性输入时接Vo(R) 端。（13）Vi(10) 单极性 010V范围输入端，双极性 5V 范围输入端。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - -
19、- - - - - - - 第 9 页，共 24 页 - - - - - - - - - （14）Vi(20) 单极性 020V范围输入端， 双极性 10V范围输入端。（15）STS 转换状态输出端，只在转换进行过程中呈现高电平， 转换一结束立即返回到低电平。 可用查询方式检测此端电平变化，来判断转换是否结束， 也可利用它的负跳变沿来触发一个触发器产生IRQ信号，在中断服务程序中读取转换后的有效数据。从转换被启动并使STS变高电平一直到转换周期完成这一段时间内， AD574A对再来的启动信号不予理睬，转换进行期间也不能从输出数据缓冲器读取数据。3) 工作时序AD574A的工作时序如图11.23
20、 所示。对其启动转换和转换结束后读数据两个过程分别说明如下：图 11.23 AD574A 的工作时序名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页，共 24 页 - - - - - - - - - （1）启动转换在CS=0 和 CE=1时，才能启动转换。由于是CS=0 和 CE=1相与后，才能启动 A/D转换，因此实际上这两者中哪一个信号后出现，就认为是该信号启动了转换。 无论用哪一个启动转换， 都应使 R/C信号超前其 200ns 时间变低电平。从图11
21、.23 可看出，是由 CE启动转换的，当R/为低电平时，启动后才是转换，否则将成为读数据操作。在转换期间 STS为高电平，转换完成时变低电平。（2）读转换数据在CS=0 和 CE=1且CR/为高电平时，才能读数据，由12/8决定是 12 位并行读出，还是两次读出。如图11.23 所示，CS或 CE信号均可用作允许输出信号，看哪一个后出现，图中为CE信号后出现。规定 A0要超前于读信号至少150ns，CR/信号超前于 CE信号最小可到零。从表 11.4和图 11.23 可看出， AD574A还能以一种单独控制(stand-alone)方式工作： CE和 12/8固定接高电平，CS和 A0固定接地
22、，只用CR/来控制转换和读数，CR/=0 时启动 12 位转换，CR/=1时并行读出 12 位数。具体实现办法可有两种：正脉冲控制和负脉冲控制。当使用 350ns 以上的CR/正脉冲控制时， 有脉冲期间开启三态缓冲器读数， 脉冲后沿 (下降沿 ) 启动转换。当使用 400ns 以上的CR/负脉冲控制时，则前沿启动转换，脉冲结束后读数。4) 使用方法AD574A 有单极性和双极性两种模拟输入方式。（1）单极性输入的接线和校准单极性输入的接线如图11.24(a) 所示。AD574A 在单极性方式下，有两种额定的模拟输入范围： 0 +10V的输入接在 Vi(10) 和 AGND 间，名师归纳总结 精
23、品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 11 页，共 24 页 - - - - - - - - - 0+20V输入接在 Vi(20) 和 AGND 间。R1用于偏移调整 ( 如不需进行调整可把 BIP OFF直接接 AGND ，省去外加的调整电路 ) ，R2用于满量程调整(如不需调整，R2可用一个 501% 的金属膜固定电阻代替 )。为使量化误差为21LSB,AD574A的额定偏移规定为21LSB 。因此在作偏移调整时，使输入电压为21LSB(满量程电压为 +10V时是 1
24、.22mV)，调R1，使数字输出为 000000000000到 000000000001的跳变。在做满量程调整时，是通过施加一个低于满量程值121LSB的模拟信号进行的，这时调 R2以得到从 111111111110到 111111111111的跳变点。（2）双极性输入的接线和校准双极性输入的接线如图11.24(b) 所示。和单极性输入时一样，双极性时也有两种额定的模拟输入范围：5V 和10V 。 5V 输入接在 Vi(10) 和 AGND 之间； 10V接在 Vi(20) 和 AGND 之间。图 11.24 AD574A 的输入接线图双极性校准也类似于单极性校准。调整方法是， 先施加一个高于
25、负满量程21LSB(对于5V范围为-4.9988V) 的输入电压，调R1，使输名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 12 页，共 24 页 - - - - - - - - - 出出现从 000000000000到 000000000001的跳变；再施加一个低于正满量程 121LSB(对于5V 范围为 +4.9963V) 的输入信号，调R2使输出现从 111111111110到 111111111111的跳变。 如偏移和增益无需调整，则相应的调整电阻也和在单
26、极性中一样，R2可用 501% 的固定电阻代替名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 13 页，共 24 页 - - - - - - - - - 串行 AD转换芯片与 51 单片机的接口电路及程序设计AT89C51单片机系统经常使用AD转换器。虽然并行 AD转换器速度高、转换通道多，但其价格高，占用单片机接口资源比串行AD转换器多。工业检测控制及智能化仪器仪表中经常采用串行AD转换器。 ADS1110是一种精密、可连续自校准的串行AD转换器，带有差分输入和高
27、达16位的分辨率，其串行接口为 I2C 总线。 AT89C51单片机通过软件模拟I2C 总线实现与 ADS1110的连接。ADS1110 的特点与内部结构ADS1110 的特点完整的数据采集系统和小型SOT23-6封装；片内基准电压： 精度2.048 V+0.05；片内可编程增益放大器PGA ；片内振荡器； 16 位分辨率；可编程的转换速率15 次秒 240 次秒； I2C 总线接口 (8个有效地址 ) ；电源电压 2.7 V 5.5 V ；低电流消耗 240 A。ADS1110 的引脚功能ADS1110串行 AD转换器采用 6 引脚贴片封装，其引脚排列如图 1 所示。VDD ：电源端，通常接
28、 +5V；GND ：模拟地和数字地； VIN+、VIN-：采样模拟信号输入端，其范围为2.048 V2.048 V；SCL ：I2C总线时钟线； SDA ：I2C 总线数据线。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 14 页，共 24 页 - - - - - - - - - ADS1110 的内部结构ADS1110 是由带有可调增益的 - 型转换器内核、 2.048 V的电压基准、时钟振荡器和I2C 总线接口组成。其内部结构如图2 所示。ADS1110的寄存
29、器读写配置请参考:ADS110 引脚功能 ,寄存器配置及应用电路介绍ADS1110 的 AD转换器内核是由差分开关电容-调节器和数字滤波器组成。 调节器测量正模拟输入和负模拟输入的压差，并将其与基准电压相比较。 数字滤波器接收高速数据流并输出代码，该代码是一个与输入电压成比例的数字，即AD转换后的数据。ADS1110片内电压基准是2.048 V 。ADS1110只能采用内部电压基准该基准，不能测量，也不用于外部电路。ADS1110 片内集成时钟振荡器用于驱动 -调节器和数字滤波器。ADS1110的信号输入端设有可编程增益放大器PGA ，其输入阻抗在差分输入时的典型值为2.8 M 。硬件设计由于
30、 AT89C51单片机没有 I2C 总线接口，可通过软件模拟实现与I2C 总线器件的连接。具体方法是将单片机的I O接口连接至I2C的数据线 SDA和时钟线 SCL 。通过软件控制时钟和数据传输，系统灵名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 15 页，共 24 页 - - - - - - - - - 活性强。图 5 所示是数据采集显示系统， 采集工业现场的4 路模拟信号并轮询显示。采用 4 个 ADS1110 作为 AD转换器，地址为ED0 ED3 。具有
31、I2C 总线接口的 EEPROM AT24C16作为存储器。本系统有 4 位 LED数码显示管和4 个参数设定按键。采集数据经数字滤波、16 进制工程值转换后，送至数码管轮询显示。ADS1110和 AT24C16 的 I2C 接口连 ADSl110数据线 SDA至单片机的 P1.0，时钟线 SCL连接单片机的 P1.1，上拉电阻阻值选10 k 。软件设计按照硬件电路，编写AD转换子程序为 ADS0 ，其中嵌套调用了START ，为起始命令子程序， FSDZ1为向 ADS1110发送单个字节命令的子程序， ADREAD 是读取输出寄存器和配置寄存器的子程序，STOP是停止命令子程序。 ADS0只
32、对地址为 ED0的 ADS1110 读数，如果要读取其他 ADS1110 ，只需更改地址即可。系统中ADS1110 的工作方式选用默认设置， 即配置寄存器内容为 #8CH ，所以程序未向配置寄存器写入数据。程序代码如下：5 结束语ADS1110 是一款高性价比具有I2C 总线接口的串行 AD转换器。ADS1110已在单片机系统中应用，并用于现场。实践证明，ADS1110和单片机组成的数据采集系统，占用I O端口少、功耗低，适用无电源场合。 但需注意的是， 因 I2C 总线为串行扩展总线， 数据采集时名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归
33、纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 16 页，共 24 页 - - - - - - - - - 不能用于实时速度要求较高的场合。TLC2543是 11 个输入端的 12 位模数转换器 ，具有转换快、稳定性好、与 微处理器 接口简单、价格低等优点，应用前景好。由于它带有串行外设接口 (SPI，Seri al PeripheralInterface)，而 51系列单片机没有 SPI，因此研究它与 51 单片机的接口就非常有意义。1 TLC2543的引脚及功能TLC2543是 12 位开关电容逐次逼近模数转换器，有多种封装形式，其中 DB 、DW 或 N
34、封装的管脚图见图1。引脚的功能简要分类说明如下。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 17 页，共 24 页 - - - - - - - - - I/OCLOCK ：控制输入输出的时钟，由外部输入。 DATAINPUT ：控制字输入端，用于选择转换及输出数据格式。DATAOUT：A/D 转换结果的输出端。2 TLC2543的使用方法 2 1 控制字的格式控制字为从 DATAINPUT 端串行输入的 8位数据， 它规定了 TLC2543要转换的模拟量通道、转
35、换后的输出数据长度、输出数据的格式。其中高 4 位(D7D4)决定通道号，对于0 通道至 10 通道，该 4 位分别为 00001010H ，当为 10111101 时，用于对 TLC2543的自检，分别测试 (VREFVREF)/2 、VREF、VREF的值，当为 1110时，TLC2543进入休眠状态。低4 位决定输出数据长度及格式，其中D3、D2决定输出数据长度， 01 表示输出数据长度为8 位，11 表示输出数据长度为 16 位，其他为 12 位。D1决定输出数据是高位先送出，还是低位先送出，为 0 表示高位先送出。 D0决定输出数据是单极性 ( 二进制)还是双极性 (2 的补码) ，
36、若为单极性，该位为0，反之为 1。 2 2 转换过程名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 18 页，共 24 页 - - - - - - - - - 上电后，片选 CS必须从高到低，才能开始一次工作周期，此时EOC 为高，输入数据寄存器被置为0，输出数据寄存器的内容是随机的。开始时，CS片选为高， I/O CLOCK 、DATA INPUT被禁止， DATA OUT 呈高阻状， EOC 为高。使 CS变低， I/OCLOCK 、DATAINPUT 使能，D
37、ATAOUT 脱离高阻状态。 12 个时钟信号从 I/OCLOCK 端依次加入，随着时钟信号的加入， 控制字从 DATAINPUT 一位一位地在时钟信号的上升沿时被送入 TLC2543(高位先送入 )， 同时上一周期转换的A/D数据，即输出数据寄存器中的数据从DATAOUT 一位一位地移出。 TLC2543收到第 4 个时钟信号后， 通道号也已收到， 此时 TLC2543开始对选定通道的模拟量进行采样， 并保持到第 12 个时钟的下降沿。 在第 12 个时钟下降沿， EOC 变低，开始对本次采样的模拟量进行A/D转换，转换时间约需 10s，转换完成后 EOC 变高，转换的数据在输出数据寄存器中
38、，待下一个工作周期输出。此后，可以进行新的工作周期。3 TLC2543与单片机的接口和采集程序目前使用的 51 系列单片机没有 SPI 接口，为了与 TLC2543接口，可以用软件功能来实现SPI 的功能，其硬件接口如图2 所示。本示例采用延时进行采集，故省去了EOC 引脚的接口。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 19 页，共 24 页 - - - - - - - - - 下面是采用 C51编写的 A/D 转换程序。其中port 是待采集的模拟量通道号
39、， ad_data 是采样值。 delay() 是延时函数，大约为20 微秒。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 20 页，共 24 页 - - - - - - - - - 模拟滤波器可以分为无源和有源滤波器。无源滤波器：这种电路主要有无源元件R、L 和 C组成。有源滤波器：集成运放和R、C组成，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精
40、心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 21 页，共 24 页 - - - - - - - - - 高，输出电阻小，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限，所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。有源滤波自身就是谐波源。其依靠电力电子装置，在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等，相位相反的谐波向量，这样可以抵消掉系统谐波，使其成为正弦波形。有源滤波除了滤除谐波外，同时还可以动态补偿无功功率。其优点是反映动作迅速，滤除谐波可达到95以上，补偿无功细致。缺点为价格高，容量小。由于目前国际上大容量硅阀技术还不
41、成熟，所以当前常见的有源滤波容量不超过600kvar 。其运行可靠性也不及无源。一般无源滤波指通过电感和电容的匹配对某次谐波并联低阻（调谐滤波）状态, 给某次谐波电流构成一个低阻态通路。这样谐波电流就不会流入系统。无源滤波的优点为成本低，运行稳定，技术相对成熟，容量大。缺点为谐波滤除率一般只有80，对基波的无功补偿也是一定的。目前在容量大且要求补偿细致的地方一般使用有源加无源混合型，即无源进行大容量的滤波补偿，有源进行微调。原理上讲，有源滤波器可以达到很高的Q值，但是过高的 Q值对于有源滤波器来说是不够稳定的。有源滤波器的特性曲线不够好，有可能是你使用的运放带宽不够。从原理上，无论有源无源，
42、实现出来的特性应该是一致的。主要还是一个制作问题。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 22 页，共 24 页 - - - - - - - - - 你的说法有基本概念问题。不能说你的二阶低通滤波器的相应没有巴特沃思的相应好！因为你的滤波器就是根据巴特沃思原形设计的！你的楼下那位大虾说的很对。无论是无源还是有源滤波器，都是基于同样的原形，从滤波特性本身来讲都是一样的。两者的差别不在这里。你还是应该在电路上寻找原因。无源 RC滤波器当然不能等同于有源RC滤波器
43、， 有源 RC和无源 LC可以实现出Bottworth函数，而用无源RC实现这个函数是很不理想的，它的最低衰耗值极高（此点鲜为人知）。所以一般不用无源RC函数作滤波器逼近函数。不仅如此，而且经过计算，无源低通二阶滤波器的品质因数非常的低，最高能达到0.5 ，但是这个还不是所有的频率都能够达到的。滤波器是一种能使有用信号顺利通过而同时对无用频率信号进行抑制（或衰减）的电子装置。工程上常用它来做信号处理、数据传送和抑制干扰等。以往主要采用无源元件R、L 和 C组成模拟滤波器，六十年代以来，集成运放获得了迅速地发展，由它和 R、C组成的源滤波器，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。此外，由于集成运放
44、的开环电压增益和输入阻抗均很高，而输出阻抗又很低，而且，由其构成的有源滤波器还具且一定的电压放大和缓冲作用。因此，基于放大器和R、C构成的有源滤波器应用日益广泛。随着微电子学的发展，人们已经可以把一些电阻和电容与运放集成在一块芯片上构成通用有源滤波器名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 23 页，共 24 页 - - - - - - - - - （Universal Active Filter,UAF）。这种芯片集成度高，片内集成了设计滤波器所需的电阻和电
45、容，在应用中只需极少数外部器件就可以很方便地构成一个源滤波器。BB （Burr-Brown ）公司的UAF42就是这一类通用有源滤波器的代表。它可广泛应用于高通、低通和带通滤波器设计中。它采用典型的状态可调（state-variable）模拟结构，内部集成了一个反向放大器和两个积分器。该积器包括1000F（5% ）的电容。因此较好的解决了有源波器设计中获得低损耗（low-loss）电容的问题。有源滤波器工作原理是：用电流互感器采集直流线路上的电流，经A/D 采样，将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理，得到谐波参考信号，作为PWM 的调制信号，与三角波相比，从而得到开关信号，用此开关信号去控制IGBT单相桥，根据PWM技术的原理，将上下桥臂的开关信号反接，就可得到与线上谐波信号大小相等、 方向相反的谐波电流，将线上的谐波电流抵消掉。这是前馈控制部分。再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来，作为调节器的输入，调整前馈控制的误差。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 24 页，共 24 页 - - - - - - - - -