1.1 信号调理电路

为了保证高精度的模/数转换结果,要求输入信号接近A/D模块的满量程值。信号调理的作用是使输入信号满足A/D转换器的幅度要求,同时也扩大了输入信号的幅度范围。比如大信号必须经过适当的衰减,以免因为幅度过大而损坏电路中的元器件或引起信号失真。而小信号又需要适当的放大,否则采集恢复后的信号幅度太小,难以正确的观测信号,并且也没能够充分利用A/D转换器的分辨率,会增大A/D转换的误差。

在本系统中,利用两片AD526和单片机AT—mega32设计了能够进行自动增益控制的放大器。AD526是美国AD公司生产的一款性能优良的软件可编程放大器,单片AD526的放大倍数是1,2,4,8和16,两片AD526级联后可获得32,64,128和256倍增益。由于输入模拟信号幅度大小的差异,有可能要求使用不同的放大倍数进行放大,以满足线性放大要求,则放大器的放大倍数需要实时控制,AD526能够满足这样的要求,它的放大倍数随时可以由一组数码控制。将从CD4501输入的现场信号根据要求自动调整到适合A/D转换的最佳输入范围,再启动AD574进行转换,能够有效地保证在低输入时的转换精度,扩大采集系统的动态范围。可编程控制增益电路如图2所示。

1.2 A/D转换电路

采用Ateml公司的AVR系列单片机ATmega32与AD574构成数据采集部分。ATmega32是一款高性能、低功耗的8位AVR微调理器,先进的RISC结构,具有32 KB的系统内可编程FLASH。AD574是美国AD公司研制的12位逐次逼近型模数转换器,具有外接元件少、功耗低和精度高等特点,它的转换速度为25μs,转换精度为O.05%,输入的模拟电压可以是单极性也可以是双极性,内部集成转换时钟,可广泛应用在数据采集系统中。由于AD574芯片内有三态输出缓冲电路,因而可直接与单片机的数据总线相连,而无须附加逻辑接口电路。