专利名称：一种模数转换(a/d)电路的制作方法
技术领域：
本发明属于模数转换(A/D)领域，尤其是一种模数转换(A/D)电路。
目前，在模数转换(A/D)领域，为了提高模数转换(A/D)的精度，通常采用的方法是，在模数转换(A/D)电路中，采用能够执行复杂运算功能的芯片，这种方法虽然能够提高模数转换(A/D)的精度，但是却大大提高了运行的成本。
本发明的目的是提供一种既能够降低成本，又能够提高模数转换(A/D)精度的模数转换(A/D)电路。
本发明的技术方案是一种模数转换(A/D)电路，包括模拟电压输入端口、控制采样电路，其特征是在模拟电压输入端口和控制采样电路之间增加了由积分电路、施密特比较电路和基准源发生电路组成的闭环反馈回路，具体来说，模拟电压输入端口与积分电路相连，积分电路与施密特比较电路相连，施密特比较电路的输出端与控制采样电路相连，基准源发生电路连接模拟电压输入端口和施密特比较电路的输出端。
所述的积分电路由U2、电容C1和电阻R4组成，U2为通用运放集成电路，U2的管脚3接模拟电压输入端口的输入电阻R5，电容C1连接U2的管脚2和管脚6，U2的管脚6同时连接施密特比较电路U1的管脚2和管脚6，电阻R4的一端与电容C1相连，另一端连接于基准源发生电路的电阻R2和R1之间，U2的管脚4接电源VSS端，同时和控制采样电路相连，U2的管脚7接电源VDD端，U2的管脚1、5、8空置；施密特比较电路由U1、C2、C3和R6组成，U1为CMOS输出，双组定时器，U1的管脚1和控制采样电路连接，同时通过电阻R6接电源VDD端，U1的管脚3通过电容C2和电源的VSS端相连，U1的管脚7与电源的VSS端相连，U1的管脚11通过电容C3和电源的VSS端相连，U1的管脚5、8、12相连接，U1的管脚9与基准源发生电路的电阻R2相连，U1的管脚4、10和14同时与电源的VDD端相连，U1的管脚13空置；基准源发生电路由R1、R2和R3组成，电阻R1的一端接基准电源VR，另一端接电阻R2，电阻R3的一端接电源VDD端，另一端连接于电阻R1和R2之间。
本发明的工作原理是经过处理的模拟量转换成电压后，从模拟电压输入端口输入，与反馈的基准源共同作用于积分电路，经积分电路处理后，进入施密特比较电路与基准电压进行比较输出，产生基准源切换，经基准源发生电路反馈到积分电路，同时输出一占空比与输入电压成比例的方波脉冲，经控制采样电路进行处理后，输出电压的数字量值，从而完成模数转换(A/D)。
本发明的效果是由于本模数转换(A/D)，在模拟电压输入端口和控制采样电路之间增加了由积分电路、施密特比较电路和基准源发生电路组成的闭环反馈回路，因此能够利用普通元器件实现较高精度的模数转换(A/D)。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明模数转换(A/D)的电路框图；图2是本发明模数转换(A/D)的电路详图。
图1中，模数转换(A/D)电路，包括模拟电压输入端口、控制采样电路A4，其特征是在模拟电压输入端口和控制采样电路A4之间增加了由积分电路A1、施密特比较电路A2和基准源发生电路A3组成的闭环反馈回路，具体来说，模拟电压输入端口与积分电路A1相连，积分电路A1与施密特比较电路A2相连，施密特比较电路A2的输出端与控制采样电路A4相连，基准源发生电路A3连接模拟电压输入端口和施密特比较电路A2的输出端。
图2中，模拟电压输入端口包括VI+、VI-两接口，VI+通过电阻R5与积分电路U2的管脚3相连接，VI-为一电压参考点。
积分电路由U2、电容C1和电阻R4组成，U2为通用运放集成电路，其型号为OP07，U2的管脚3接模拟电压输入端口的输入电阻R5，电容C1连接U2的管脚2和管脚6，U2的管脚6同时连接施密特比较电路U1的管脚2和管脚6，电阻R4的一端与电容C1相连，另一端连接于基准源发生电路的电阻R2和R1之间，U2的管脚4接电源VSS端，同时和控制采样电路相连，U2的管脚7接电源VDD端，U2的管脚1、5、8空置；施密特比较电路由U1、C2、C3和R6组成，U1为CMOS输出，双组定时器，其型号为TLC556，U1的管脚1和控制采样电路连接，同时通过电阻R6接电源VDD端，U1的管脚3通过电容C2和电源的VSS端相连，U1的管脚7与电源的VSS端相连，U1的管脚11通过电容C3和电源的VSS端相连，U1的管脚5、8、12相连接，U1的管脚9与基准源发生电路的电阻R2相连，U1的管脚4、10和14同时与电源的VDD端相连，U1的管脚13空置；基准源发生电路由R1、R2和R3组成，电阻R1、R2和R3，为精度为0.5％的精密电阻，电阻R1的一端接基准电源VR，另一端接电阻R2，电阻R3的一端接电源VDD端，另一端连接于电阻R1和R2之间。
控制采样电路包括由U3、U4组成的隔离电路及由CPU控制采样电路组成。其中，U3为带控制的高速光藕，型号为6N137，U4为1/4异或门，型号为74HC86，U3的管脚3通过电阻R7接电源VSS端，U3的管脚2接U1的管脚1，U3管脚5接地DGND，U3的管脚6接U4的管脚1，U3的管脚7接CPU的CONTRAL端口，U3的管脚8接电源VCC端，电阻R8一端接U4的管脚1，另一端接电源VCC端，电阻R9一端接CPU的CONTRAL端口，另一端接电源VCC端，U4的管脚2与CPU的SIGN-CTR端口连接，U4的管脚3为PWM输出端。
本发明的工作过程是信号由VI+、VI-输入，经电路变换后，由U4输出一占空比与输入信号成线性关系的方波信号，通过CPU对方波占空比测量，即可得到输入信号的准确值。
U1的Q(U1-9)端输出高电平时，Vr为正基准源Vr+，输出低电平时，Vr为负基准电源Vr-，输入信号经过变换后由VI+、VI-输入，变换后的信号Vi满足Vr-＜Vi＜Vr+。
因此，当U1的Q端输出高电平时，Vr＝Vr+，则此时积分器U2给电容C1充电，使电压Vo升高，当Vo升高至施密特比较器U1上限时，U1的Q端输出变低，使Vr＝Vr-，此时，电容C1放电，使Vo降低，当Vo降至施密特比较器下限时，U1的Q端输出变高，又使电容C1充电，于是U1输出端U1-1管脚产生周期脉冲信号，设正脉冲宽度为T1，负脉冲宽度为T2，根据电荷平衡原理，电容的充放电电量相等，即Vr+-ViRiT1=Vi-Vr-RiT2]]>式中Ri为电容C1充放电电路电阻值，则脉冲的占空比为η=T1T1+T2=Vi-Vr-Vr+-Vr-]]>由于，R1、R2和R3的阻值是确定的，Vr+、Vr-也为一确定值，因此通过测量占空比即可计算出输入值Vi。
CPU通过对端口SIGN-CTR、CONTRAL的控制，即可由管脚PWM采集到方波的高低电平时间，从而计算出方波的占空比，得出Vi值。
采用上述电路进行模数转换(A/D)，可达到千分之二的精度。
权利要求
1.一种模数转换(A/D)电路，包括模拟电压输入端口、控制采样电路，其特征是在模拟电压输入端口和控制采样电路之间增加了由积分电路、施密特比较电路和基准源发生电路组成的闭环反馈回路，具体来说，模拟电压输入端口与积分电路相连，积分电路与施密特比较电路相连，施密特比较电路的输出端与控制采样电路相连，基准源发生电路连接模拟电压输入端口和施密特比较电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的模数转换(A/D)电路，其特征是所述的积分电路由U2、电容C1和电阻R4组成，U2为通用运放集成电路，U2的管脚3接模拟电压输入端口的输入电阻R5，电容C1连接U2的管脚2和管脚6，U2的管脚6同时连接施密特比较电路U1的管脚2和管脚6，电阻R4的一端与电容C1相连，另一端连接于基准源发生电路的电阻R2和R1之间，U2的管脚4接电源VSS端，同时和控制采样电路相连，U2的管脚7接电源VDD端，U2的管脚1、5、8空置；施密特比较电路由U1、C2、C3和R6组成，U1为CMOS输出，双组定时器，U1的管脚1和控制采样电路连接，同时通过电阻R6接电源VDD端，U1的管脚3通过电容C2和电源的VSS端相连，U1的管脚7与电源的VSS端相连，U1的管脚11通过电容C3和电源的VSS端相连，U1的管脚5、8、12相连接，U1的管脚9与基准源发生电路的电阻R2相连，U1的管脚4、10和14同时与电源的VDD端相连，U1的管脚13空置；基准源发生电路由R1、R2和R3组成，电阻R1的一端接基准电源VR，另一端接电阻R2，电阻R3的一端接电源VDD端，另一端连接于电阻R1和R2之间。
全文摘要
本发明公开了一种模数转换(A/D)电路,包括模拟电压输入端口、控制采样电路,其特征是在模拟电压输入端口和控制采样电路之间增加了由积分电路、施密特比较电路和基准源发生电路组成的闭环反馈回路,能够利用普通元器件实现较高精度的模数转换(A/D)。
文档编号H03M1/34GK1308413SQ0013215
公开日2001年8月15日 申请日期2000年12月20日 优先权日2000年12月20日
发明者伍崇星 申请人:北京和利时系统工程股份有限公司