采樣電路模塊

A. AD轉換模塊簡介

一、A/D轉換的過程：

模擬信號依次通過取樣、保持和量化、編碼幾個過程後轉換為數字格式。

二、工作原理：

當開關S閉合時，電路處於取樣階段，電容器充電，由於 AV1 * AV2 = 1，所以輸出等於輸入；當開關S斷開時，由於A2輸入阻抗較大而且開關理想，可認為CH沒有放電迴路，輸出電壓保持不變。

取樣-保持電路 取樣-保持以均勻間隔對模擬信號進行抽樣，並且在每個抽樣運算後在足夠的時間內保持抽樣值恆定，以保證輸出值可以被 A/D 轉換器精確轉換。

三、轉換時間：

A/D轉換器按其工作原理可以分為並聯比較型（轉換速度快ns級）、逐次逼近型（轉換速度適中us級）、雙積分型（速度慢抗干擾能力強）。

四、不同類型的轉化：

A/D轉換器轉換時間不盡相同，S12的ATD模塊中，8位數字量轉換時間僅有6us，10位數字量轉換時間僅有7us。

五、A/D轉化模塊特點：

1、8/10 位精度。

2、7 us, 10-位單次轉換時間.。

3、采樣緩沖放大器。

4、模擬/數字輸入引腳復用。

5、1 到 8 轉換序列長度。

6、連續轉換模式。

7、多通道掃描方式。

B. 電壓採集采樣電路設計

電壓採集在電路設計中至關重要，通常分為直流和交流兩種類型。設計合理的電路能夠准確地將電壓信號轉換為數字信號，以便進行後續處理。

對於直流電壓採集，我們以採集范圍為20V至28V的電壓信號為例。目標是將此信號轉換為0至3.3V的范圍，以便更好地利用AD模塊。首先，通過差分電路將電壓抬低至0-8V，之後再使用電阻分壓將8V范圍映射至3.3V，確保信號能夠高效地被AD讀取。具體設計步驟包括基準電壓生成、差分放大、分壓及輸出阻抗匹配、以及輸出鉗位保護。

交流電壓採集則更為復雜。以單相正弦交流電為例，需要通過電壓互感器讀取信號，並調整至合適范圍後輸入給有效值檢測晶元。之後，將有效值檢測晶元的輸出連接至AD模塊。這一過程包括電壓互感器讀取、有效值檢測、以及保護電路設計。

在電路設計過程中，誤差總是不可避免。因此，通過MATLAB對數據進行擬合，可以進一步減少誤差，提高電路設計的精確度。