基于CPLD的高分辨率AD转换电路设计

导读： 本文从仪器仪表应用领域对温控的需求方面出发，设计了具有高精度、低温漂的16位AD转换电路。模拟输入电压为0 - 100 mV，通过精准的放大和偏置后送给AD652进行V /F变换，转换出来的频率信号由CPLD进行测量，结果送交控制器，产生16位AD转换结果。 本文探讨了基于CPLD（复杂可编程逻辑器件）的高分辨率16位AD转换电路设计，该设计主要应用于仪器仪表领域的温控需求。在这一领域，高精度和低温漂移的AD转换电路至关重要，因为它直接影响到测量和控制的准确性。 在设计中，模拟输入电压范围为0 - 100 mV，首先通过精密放大和偏置电路，将输入信号调理到适合AD652 V/F转换器的范围。AD652是一款高性能的V/F转换芯片，它将电压信号转换为与其成正比的频率信号。转换后的频率信号由CPLD进行测量，CPLD作为一个高速计数器，能够精确地计算出频率，然后将结果传递给控制器，最终产生16位的AD转换结果。 系统架构包含三个主要部分：电压采样部分、模拟-数字转换部分和控制部分。电压采样部分使用精密基准源，例如AD586和OPA333，确保极高的精度和低温漂移。模拟-数字转换部分由电压放大及偏置电路（使用ICL7650运算放大器）、V/F转换模块（AD652）和计数转换模块（CPLD）组成。控制部分则采用单片机，如凌阳的SPEC061A，负责整个系统的协调和数据处理。 在硬件设计上，重点在于精密测试基准源和电压放大及偏置电路。基准源使用AD586和LM336，以保证稳定的电压参考，通过分压和电压跟随技术实现0 - 100 mV的精确电压输出。电压放大及偏置电路中，ICL7650运算放大器用于放大输入电压并进行偏置，以适应V/F转换器的要求。 V/F转换电路是AD转换的核心，AD652的输出频率与输入电压成比例，这种转换方式精度高、线性度好，适用于要求中等转换速度和高分辨率的应用。CPLD的使用提供了高计数频率，增强了系统的灵活性，避免了对特定器件的依赖，降低了系统风险。 本文详细介绍了一个基于CPLD的高分辨率AD转换电路的设计过程，涉及到精密电子器件的选择、信号调理、V/F转换以及CPLD的运用，这些知识点对于理解和设计类似高精度AD转换系统具有重要的指导意义。通过这样的设计，可以实现对微小电压变化的精确测量，满足仪器仪表领域对温控等高精度应用的需求。