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大家好，这里是云脉冲科技，今天来为大家讲解一下电子技术中常见的AD转换中的分辨率。 一、 AD转换概念 AD转换，也称为模数转换。是指将模拟信号转换为数字信号的过程，通常是依靠AD转换器来实现。 AD转换器也可称为ADC，这里的C是convertor，指转换器。 在AD转换过程中，通常要经过采样→保持→量化→编码四个过程。不过这四个过程通常不用人为的去设计操控，通过AD转换器的工作即可帮我们完成。 当我们把模拟信号转换为数字信号之后，就可以在电脑上用软件对信号进行处理。例如我们可以将采集得到的模拟电压量转换为数字形式显示，以此方便我们监测电压。 二、 AD转换精度 在AD转换中，有一个重要的参数，那便是转换精度。 转换精度主要可以分为理论转换精度和实际转换精度。 理论转换精度，我们也可以称为AD转换器的分辨率。一般我们可以按位数将AD转换器分为4位、6位、8位…等等。位数越高，分辨率也就越高。一般来说，n位的AD转换器的分辨率为2的n次方。 例如：4位的AD转换器分辨率为2^4。12位的转换器为2^12。 假如量程是5V，用12位的转换器采集电压时，能采集得到的最小电压值为5/2^12=1.2（mV） 这1.2mv就是该12位AD转换器的最大测量长度，也就是量程定下来了以后，12位即把这个量程分成4096等分，每一等分是： 量程 / 4096 如果我们想让最大测量长度变得更小，精度更高，我们可以增加AD转换器的位数。例如使用16位的AD转换器进行采集，这样就会变为： 5/2^16=0.08（mV） 实际转换精度，主要由转换误差来决定。众所周知，电路中的元件并不可能完全达到理论上的转换精度，所以就会存在转换误差，我们在计算转换精度时，要将转换误差考虑进去。而转换误差通常会标明在元器件说明上。 三、 AD转换实验 接下来我们动手实验一下使用AD转换器。首先来说明一下实验要用到的器材，这里使用的是两张云脉冲出品的数据采集卡，型号分别.是USB_DAQ V1.2和USB2560 V1.1。前者搭载了一块12位的AD转换器，如图1。后者搭载了一块16位的AD转换器，如图2。   数据采集卡准备好之后，我们就可以开始实验了。本次实验，我们主要对比两张采集卡之间，AD转换精度的区别。 首先我们打开Visual Studio，创建一个C#窗体应用程序，并设置好组件，用三个Button控制板卡开启和AD采集，用两个Timer对两张板卡进行循环采集，最后用两个Textbox分别显示两张板卡各自采集电压后得到的数值。如图3。  然后，我们进入后台代码编写区域。用DllImport指令将两张板卡要用到的函数各自导入。两张板卡需要导入的都是：打开板卡函数，关闭板卡函数以及单次AD采集函数。如图4。  接下来，我们给三个Button按钮写入点击事件，分别是打开/关闭板卡、开启12位ADC采集并启动计时器、开启16位ADC采集并启动计时器。这里我两张卡用的都是±5V量程，关于板卡详细使用说明可以查阅使用手册，代码如下： int w = 0; private void Start_Bt_Click(object sender, EventArgs e) //开启板卡按钮 { if(w==0) { int x = OpenUsbV12(); int y = openUSB(); //开启两张板卡 if(x==0 && y==0) { MessageBox.Show('板卡启动成功', '提示'); Start_Bt.Text = '关闭板卡'; w = 1; } else { MessageBox.Show('板卡启动失败', '提示'); } } else { ADC12_timer.Enabled = false; ADC16_timer.Enabled = false; CloseUsbV12(); closeUSB(); //关闭两张板卡 Start_Bt.Text = '开启板卡'; w = 0; } } int ADC12 = 0; private void ADC12_Start_Click(object sender, EventArgs e) //12位AD转换器启动 { if(ADC12==0) { ADC12_timer.Enabled = true; ADC12 = 1; } else { ADC12_timer.Enabled = false; ADC12 = 0; } } int ADC16 = 0; private void ADC16_Start_Click(object sender, EventArgs e) //16位AD转换器启动 { if (ADC16 == 0) { ADC16_timer.Enabled = true; ADC16 = 1; } else { ADC16_timer.Enabled = false; ADC16 = 0; } } private void ADC12_timer_Tick(object sender, EventArgs e) //12位ADC计时器 { unsafe { float adResult = 0; ADSingleV12(1, 0, 2, &adResult); adResult = adResult * 1000f; //转换为毫伏 ADC12_Textbox.Text = adResult.ToString(); //在Textbox内显示电压数值 } } private void ADC16_timer_Tick(object sender, EventArgs e) //16位ADC计时器 { unsafe { float[] ad_value = new float[8]; //设定一个八位数组 fixed (float* ad = ad_value) { float ad_value1 = 0; ad_single(0, 0, 1, &ad[0]); //用16位ADC进行采集 ad_value1 = ad[0]; ad_value1 = ad_value1 * 1000f; //转换为毫伏 ADC16_Textbox.Text = ad_value1.ToString(); } } } 代码编写完成后，我们找来一节1.5V的七号电池，测量它两端的电压，结果如图5。  由图7可知，两张卡都采集到了正确的电压值。但如果持续观察数值就会发现，12位ADC的波动会达到毫伏数值的个位，而16位ADC的波动则是在小数点后一位，由此可见，16位ADC相比与12位ADC的分辨率更高，也就是精度更高。 实验完成后，记得关闭板卡。 那么以上便是本次实验的全部内容，感谢大家阅读。 |
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