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多通道SAR型数字变换器的设计与实现

2021年电子技术应用第6期

李建翔1，2，杨玉华1，2，刘东海1，2，李秋媛1，2

中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051； 2.中北大学电子测试国家重点实验室，山西太原030051

摘要： 针对某项目多通道数字变换器的设计，提出了一种高可靠性、高精度的模数转换方案。为完成12路传感器信号的采集、4路电压电流的采集，对硬件电路进行了详细的分析与优化。待采集信号先后通过信号调理、模拟开关、分压跟随以及抗混叠滤波对其进行处理，并对链路的建立时间进行分析，最后采用逐次逼近型AD芯片进行转换，通过与上位机配合验证数据的采集精度。经过大量实验数据验证，采集精度均能优于0.5%，达到任务要求。

關(guān)鍵詞： 模数转换高精度采集信号调理模拟开关抗混叠滤波

中圖分類(lèi)號(hào)： TN911.71
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200979
中文引用格式： 李建翔，楊玉華，劉東海，等. 多通道SAR型數(shù)字變換器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2021，47(6)：105-109，114.
英文引用格式： Li Jianxiang，Yang Yuhua，Liu Donghai，et al. Design and analysis of multi-channel SAR digital converter[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(6)：105-109，114.

Design and analysis of multi-channel SAR digital converter

Li Jianxiang1，2，Yang Yuhua1，2，Liu Donghai1，2，Li Qiuyuan1，2

1.Key Laboratory of Instrumentation Science and Dynamic Measurement of Ministry of Education，North University of China， Taiyuan 030051，China； 2.National Key Laboratory for Electronic Measurement Technology，North University of China，Taiyuan 030051，China

Abstract： In this paper, a high-reliability and high-precision analog-to-digital conversion scheme is proposed for the design of a multi-channel digital converter in a project. In order to complete the collection of 12 channels of sensor signal and the collection of 4 channels of voltage and current, the hardware circuit is analyzed and optimized in detail. The signal to be collected is processed by signal conditioning, analog switch, voltage division follow-up and anti-aliasing filtering, and the establishment time of the link is analyzed. Finally, the successive approximation AD chip is used for conversion. Verification of data collection accuracy through cooperation with the host computer.After a lot of experimental data verification, the collection accuracy can be better than 0.5%, meeting the task requirements.

Key words : analog-to-digital conversion；high precision acquisition；signal conditioning；analog switch；anti-aliasing filtering

0 引言

伴隨著當(dāng)今電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，集數(shù)據(jù)的采集、傳輸以及存儲(chǔ)功能為一體的設(shè)備體積越來(lái)越小，被廣泛應(yīng)用于各種測(cè)試實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，由于測(cè)試測(cè)量任務(wù)中參數(shù)眾多，而且對(duì)每一個(gè)指標(biāo)的要求各不相同，細(xì)微的環(huán)境影響就可能導(dǎo)致采集結(jié)果的誤差增加，因此對(duì)數(shù)據(jù)的采集提出越來(lái)越高的要求^[1]。

數(shù)字變換器是將采集到的模擬量信號(hào)進(jìn)行量化處理，將多種轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行打包編幀，通過(guò)RS422接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行校驗(yàn)。本次設(shè)計(jì)中對(duì)多路傳感器信號(hào)、電壓信號(hào)、電流信號(hào)進(jìn)行采集，重點(diǎn)從電路的設(shè)計(jì)方面對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的性能測(cè)試，相較于傳統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)，采集的信號(hào)精度更高，更加穩(wěn)定可靠。

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作者信息：

李建翔1，2，楊玉華1，2，劉東海1，2，李秋媛1，2

(中北大學(xué) 儀器科學(xué)與動(dòng)態(tài)測(cè)試教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030051；

2.中北大學(xué) 電子測(cè)試國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030051)

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