一款基于AD7896的瞬時(shí)峰值電壓測(cè)量儀設(shè)計(jì)

K=ADC滿刻度電壓值/信號(hào)最大值=5 V/5 V=1

ADC芯片的位數(shù)為：

式中，Umax為ADC芯片的滿刻度輸入電壓，現(xiàn)以定為5 V，Umin為ADC芯片的最小分辨出的電壓。它由被測(cè)信號(hào)分辨率決定，現(xiàn)要求能分辨出0.1 V電壓變化，對(duì)應(yīng)于分壓電路后產(chǎn)生0.1x5 V/100 V的電壓變化，此電壓經(jīng)K=1倍放大后，求得Umin為：

綜上所述，選擇N≥10位的ADC芯片，即可以滿足分辨率要求。

當(dāng)然，如果要求被測(cè)信號(hào)能分辨出0.01 V的電壓變化，即要求更高精度的ADC，則ADC的分辨率高些，此時(shí)，N=

，故選擇N≥14位的ADC芯片即可。

考慮到瞬時(shí)電壓的周期為50～100μs，速率比較快，本電路采用AD7896作為A/D轉(zhuǎn)換器。AD7896是一個(gè)12位的快速AD轉(zhuǎn)換芯片，片上包含了一個(gè)8μs的逐次逼近ADC，一個(gè)鎖存放大器，一個(gè)高速串行接口。AD7896為單電源供電，VDD輸入范圍為2.7～5.5 V，模擬信號(hào)輸入端VIN的電壓可在0V—VDD間取值，同時(shí)VDD也作為ADC的參考電壓(本電路設(shè)計(jì)的參考電壓源為+5 V)，AD7896提供了兩種工作模式：高速采樣模式與自動(dòng)休眠模式。為了獲得快速的電壓轉(zhuǎn)換信號(hào)，這里采用了高速采樣模式。其A/D轉(zhuǎn)換接口電路圖如圖5所示。

2.5 單片機(jī)控制電路

本測(cè)量儀采用單片機(jī)P89V51RD2作為控制核心，當(dāng)收到中斷啟動(dòng)電路的中斷信號(hào)后，啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換電路，并將電壓值直接送到數(shù)碼管顯示電路。單片機(jī)控制電路如圖6所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的整個(gè)軟件設(shè)計(jì)都是圍繞著如何準(zhǔn)確獲得電壓的峰值以及將測(cè)量結(jié)果正確顯示處理。因此，在主程序中主要處理各系統(tǒng)的初始化以及顯示問題，而在中斷服務(wù)程序中處理電壓信號(hào)的讀取、模數(shù)轉(zhuǎn)化以及數(shù)據(jù)運(yùn)算等問題。軟件設(shè)計(jì)的流程圖如圖7～8所示。

4 結(jié)論

電路通過軟硬件的聯(lián)調(diào)，將測(cè)試的結(jié)果顯示在數(shù)碼管上，通過對(duì)數(shù)碼管上數(shù)值與示波器實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的比較，可以得出，本設(shè)計(jì)的峰值檢測(cè)電路靈敏可靠，轉(zhuǎn)換速率高。