分光光度计光强采样电路设计X

  为了提高电路的抗干扰能力, 一般模拟数字转换器件可以采用V/ F 变换器件, 将输入的模拟信号转换成频率信号, 送入单片机测量; 此外, 也可采用双积分A/D 转换器件。但这两种方法的缺点就是外围器件较多, 比较复杂, 并且受元器件的性能影响, 器件的分辨力不会太高。因此, 在使用这类较低精度A/D 转换器测量大动态范围的信号之前, 必须通过程控增益放大器( PGA) 进行信号调理, 使进入A/D 转换器的模拟信号大小合适, 这样才能满足测量精度。

  近几年出现了高精度的2 -$ 型A/ D 转换器, 这种转换器件采样频率高, 对抗混叠滤波器要求低, 芯片内部主要由数字电路组成, 模拟部分的电路较少, 易于实现高精度, 并且成本较低, 广泛应用于仪器仪表, 工业数据采集等场合。对于大动态范围的低频信号测量, 也可采用高分辨力的2-$ 型A/D 转换器, 大动态输入的信号直接进入A/ D 转换器, 利用该A/ D 转换器的高分辨力特点去满足大动态范围信号测量的精度, 而成本并不比上面的方案高多少, 且结构简单, 性能可靠。由于本系统的信号强弱信号之比约为300 倍, 若最强的信号占有20 位A/ D 的话, 那最弱的信号能使用该A / D 的11 位多, 能够满足精度达到0. 1%的要求。在本系统里, 采用了TI 公司的ADS1244, 该芯片有以下特点:20 位有效分辨力;0. 0002% 的非线性( 典型值) ;简单的两线串行输出接口;片内的数字滤波器;自校准功能。

   当该A/D 转换器的时钟选择合适时, 片内的数字滤波器可以实现对50Hz 或60Hz 频率的陷波, 并能对高频信号滤波, 提高了系统的抗干扰能力。此外, 可以将光强采样电路装入金属屏蔽盒中, 并就近安置在分光系统的输出位置, 通过两线串行输出接口与单片机电路相连接, 这样的设计将模拟与数字电路分开,尽量减小外界干扰带来测量的误差, 提高测量系统的稳定性和精度。通过对光电转换电路的噪声进行分析, 可以满足模拟信号精度的要求。此外, 本测量方案使用高精度2 -$ 型A/ D 转换器件, 简化了电路, 提高了可靠性。大动态范围的信号直接进入A/ D 转换器, 而测量过程中不必调整增益, 方便了软件编程。这种采用高精度2-$ 型A/ D 器件价格并不太贵, 并可以省去可编程增益放大器( PGA) , 因此电路成本并不十分高。