基于uCOS-II的多功能数据采集系统的开发+源代码+流程图(7)
3.2.1 采样和保持
采样就是按一定频率，周期性地提取输入模拟信号的幅值，它实现了模拟信号在时域上的离散化。采样原理如图所示。图中，ul是输入模拟信号，us是采样脉冲,uo是采样后的输出信号。采样开关S受采样脉冲us的控制，在us=1期间，开关导通，uo=u1；在us=0期间，开关截止，uo=0。各信号波形如图3.3所示：
图3.3 信号波形图
为了使采样后的输出信号能够不失原始的输入模拟信号，采样频率fs必须满足采样定理，即：fs>=2fmax.其中，fmax为输入模拟信号的最高频率。经过采样之后，输入，模拟信号转变为一系列等间隔的脉冲，其幅值取决于采样时刻输入信号的大小。
为了使采样后的输出信号转换为数字信号，需要一定的时间对采样值进行量化和编码，在这段时间内，采样值应保持稳定不变。因此，采样后的输出信号必须通过保持电路保持一段时间，直到量化，编码结束或下一次采样开始。通常采样和保持过程是通过采样-保持电路同时完成的。
3.2.2 量化和编码
采样-保持电路的输出信号在幅度上仍然是连续可变的，无法用数字量来表示，因此必须将它转化为某个规定的最小数字量的整数倍，这个过程就是量化，它实现了信号在幅值上的离散化。量化过程中规定的最小数字量称为量化单位，用△来表示。量化后的信号必须通过编码，用二进制码或者其他形式的代码表示出来，这就是A/D转换输出的数字信号。
3位并联比较型ADC的电路结构由电压比较器，寄存器和编码器三部分组成，输入为0~UREF间的模拟电压UL，输出为3位二进制代码d2d1d0。
电压比较器的输出状态由D触发器进行储存，并由优先编码器转换成3位二进制数，从而实现了模拟量到数字量的转换。
下面是一个简短的介绍包括基本原理和特点,分这么几种类型:积分式、逐次逼近,并行比较型/串并行型
逐次逼近A / D是相对常见的A / D转换电路,转换时间是微秒级的。
利用逐次逼近方法的A / D转换器是由一个比较器,D / A转换器,缓冲寄存器和控制逻辑电路组成。
基本的原则是由高到低顺序一点点相比较,仿佛在对象,从重到轻重量平衡增加或减少一步一步测试。初始化逐次逼近法，转换过程是:先将一个逐次逼近寄存器重置;转换开始时的逐次逼近寄存器先到最高位置1,到D / a转换器,后生成的D / a模拟量转换到比较器,被称为VO,到比较器中的VI相比较,如果VO< Vi和第1位保留或删除。然后进行一个逐次逼近寄存器比较,将新数字量发送D / A转换器、输出的VO再与Vi比较,如果VO< Vi，第1位保留或删除。重复这个过程,直到接近寄存器的最低水平。改造后,逐次逼近寄存器中的数字量到缓冲寄存器,得到输出的数字量。逐次逼近过程是在控制电路的控制下进行的。
使用双集成A / D转换器的电子开关、积分器、比较器和控制逻辑等部分。基本原理是输入电压转换成其平均价值是成正比的时间间隔,转换为数字量对于这个时间间隔,属于间接转换。A / D转换过程的双积分方法是:把开关转换模拟Vi、Vi取样积分器的输入,积分器的固定时间T是积分,在时间T的开关与Vi反极性的电压参考VREF。 VREF输入积分器,反向点、停止点,直到输出是0。 Vi越大,积分器输出电压越大,向后整合时间也更长。计数器的计数值在向后整合时间。相应的数字量输入模拟电压Vi、A / D转换的实现。
采用电压频率转换法的A/D转换器，,由计数器，控制门和一个恒定时钟控制信号。它通过V / F转换电路的输入模拟电压转换成模拟电压成正比的脉冲信号。电压频率转换方法,工作过程电压频率转换方法是:当模拟电压(吹冰)V / F的输入,和脉冲频率成正比,在一定的Vi F段时间的脉冲信号计数,时间,统计计数器计数值正比于输入电压Vi,完成A / D转换。