采样电路模块

A. AD转换模块简介

一、A/D转换的过程：

模拟信号依次通过取样、保持和量化、编码几个过程后转换为数字格式。

二、工作原理：

当开关S闭合时，电路处于取样阶段，电容器充电，由于 AV1 * AV2 = 1，所以输出等于输入；当开关S断开时，由于A2输入阻抗较大而且开关理想，可认为CH没有放电回路，输出电压保持不变。

取样-保持电路 取样-保持以均匀间隔对模拟信号进行抽样，并且在每个抽样运算后在足够的时间内保持抽样值恒定，以保证输出值可以被 A/D 转换器精确转换。

三、转换时间：

A/D转换器按其工作原理可以分为并联比较型（转换速度快ns级）、逐次逼近型（转换速度适中us级）、双积分型（速度慢抗干扰能力强）。

四、不同类型的转化：

A/D转换器转换时间不尽相同，S12的ATD模块中，8位数字量转换时间仅有6us，10位数字量转换时间仅有7us。

五、A/D转化模块特点：

1、8/10 位精度。

2、7 us, 10-位单次转换时间.。

3、采样缓冲放大器。

4、模拟/数字输入引脚复用。

5、1 到 8 转换序列长度。

6、连续转换模式。

7、多通道扫描方式。

B. 电压采集采样电路设计

电压采集在电路设计中至关重要，通常分为直流和交流两种类型。设计合理的电路能够准确地将电压信号转换为数字信号，以便进行后续处理。

对于直流电压采集，我们以采集范围为20V至28V的电压信号为例。目标是将此信号转换为0至3.3V的范围，以便更好地利用AD模块。首先，通过差分电路将电压抬低至0-8V，之后再使用电阻分压将8V范围映射至3.3V，确保信号能够高效地被AD读取。具体设计步骤包括基准电压生成、差分放大、分压及输出阻抗匹配、以及输出钳位保护。

交流电压采集则更为复杂。以单相正弦交流电为例，需要通过电压互感器读取信号，并调整至合适范围后输入给有效值检测芯片。之后，将有效值检测芯片的输出连接至AD模块。这一过程包括电压互感器读取、有效值检测、以及保护电路设计。

在电路设计过程中，误差总是不可避免。因此，通过MATLAB对数据进行拟合，可以进一步减少误差，提高电路设计的精确度。