基于微差原理的A/D转换方法分析与应用

（4）减法器
　　减法器由高共模抑制比的仪用放大器组成。其输出vD为
　　vD＝vI－VC（2―2）
式中vI―――经多路开关选择的某一路被测量；
　　VC―――比较电压发生器的输出电压。

2．2　测量方法与结果计算
　　微差法的设计思想是：不直接对被测量x进行测量，而是取一个与其相差较小的高精度标准量N，测出它们的差值（N－x），然后再根据公式x＝N－（N－x）计算出被测量。被测量与标准量的差值越小，测量结果的精度就越高［3］。基于这一原理，将输入电压vI与标准量（比较电压VC）相比较，通过减法器得到两者的差值，再由可编程增益放大器和A／D转换器实现对这一差值的精确测量，就可还原出输入信号vI的数值：

式是　vD―――微差量，即减法器的输出电压；
v0―――可编程增益放大器的输出电压；
DC―――写入比较电压发生器的数据；
D0―――A／D转换器的输出数据；
Dp―――写入可编程增益放大器的数据；
　　 u―――单位数字量表示的模拟电压。
记vI＝Diu，则

这就是测量结果数据合成公式。若要计算Di的变化量ΔDi，只要在每次测量某一通路时，选用同一比较电压，即DC保持不变，就可得到：
　　ΔDi＝DtΔD0／212（2―5）

3　固定相对微差的测量方法　　
放大器的增益设定应满足以下原则：
　　（1）在同一输入信号的反复测量中，应采用同一比较电压VC和同一增益设定值Ap，这样在计算输入信号的变化量时，可避免引入系统误差；
　　（2）可编程增益放大器的增益不宜过大或过小，取值应依据微差量的变化范围而定。

　　依据这一原则，取被测量vI与比较量VC的最大允许偏差为微差量vD的量程LD。可知LD与A／D转换器的量程L的关系为：

　　下面举例说明放大器增益设定的方法：若单位数字量表示的模拟电压u＝1 mV，输入信号vI＝100mV±5％，则取比较电压VC＝100 mV，相对微差r＝5％，得比较电压发生器的预置数DC＝100，可编程增益放大器的预置数Dp＝rDC＝5。这时微差量vD的量程LD为5 mV。