目前，A/D轉換器隨著速度及精度的提高，價格愈趨昂貴，給實際應用帶來困難。但在某些場合被測信號的變化是緩慢的，這時轉換速度就不成為主要問題。此時，可以采用低速的雙積分式A/D芯片，如ICL7135（國產型號5G7135）是4又1/2位，分辨率為1／40 000，精度相當于14位二進制的A/D轉換器；MC14433（國產型號5G14433）是3丟位，分辨率為5/10 000。5G7135與5G14433都采用雙斜率工作方式，所以具有很高的抗工頻干擾能力。但其轉換速率較低，為2～10次／秒。如果轉換速率要求在20次／秒以上或更高，則無現成的雙積分A/D轉換集成電路。從原理上講可以用積分器、比較器、計數器構成速度較高的高精度A/D，但由于受器件性能的限制，如電壓比較器的有限增益和有限轉換速率等，實現起來比較困難。兼顧價格與轉換精度的另一種有效方法是，采用V／F技術構成高精度的A/D轉換器。近幾年由于集成電路技術的發展，V／F芯片價格下降，技術指標進一步提高，特別是單片式的V／F芯片在各行業中得到廣泛的應用。AD650是高精度型的單片式V/F變換器，它與單片機結合可以構成分辨率高、轉換速率高于20次／秒的A/D轉換器。

1．VFC與單片機的模／數轉換的基本原理

如圖1所示，轉換前，單片機首先對計數器及定時器清零，預置計數及定時初值；隨后通過定時控制端及計數控制端，使定時器及計數器同時開始工作；到一定時間后，定時器溢出端發出信號，單片機檢測到該信號后，停止計數器工作，并把計數結果送入存儲器中。這樣便完成了一次模／數轉換。VFC輸出的矩形波的頻率與其輸入電壓成線性關系，計數器的計數值等于VFC輸出頻率乘以定時器時間，而定時器時間可以通過單片機來精確控制。所以此種方法的轉換精度主要取決于VFC的精度。

2．AD650與單片機接口的硬件設計

AD650是電荷平衡式單片V/F變換器，圖2為其電原理圖。

AD650的接線不很復雜，僅須選擇4個元件的數值：輸入電阻RIN、定時電容Cos、邏輯電阻Ro及積分電容CINT。下面介紹選取原則。

Ro：根據TTL邏輯電平，晶體管T在導通時約有0.4 V管壓降。為保證有足夠的負載能力，希望流過Ro的電流為8 mA。這樣R。便近似為0.5 V／8 mA=62.5Ω，一般取1kΩ。如選1MHz為滿量程頻率，則必須采用500 Q左右的上拉電阻，以獲得足夠短的上升時間。

RIN與COs：這兩個參數決定了滿刻度頻率及相適應的輸入信號電壓范圍。RIN與Cos的關系是非線性的。滿度頻率為1 MHz、輸入信號為0～10 V時，Cos可選51 pF，RIN為16.2 kΩ。

CINT：大多數情況下，CINT的最佳值按下式計算得出：

1 MHz時，CINT仍取1000 pF為宜。

模／數轉換所用的定時器及計數器選用Intel公司生產的8253芯片來實現。它內部有三個獨立的可預置數的16位遞減計數器。每個計數器都有一個時鐘輸入端CN、一個門控輸入端GN、一個輸出端ON。時鐘輸入端用于輸入時鐘脈沖或事件計數脈沖，計數器的值在時鐘脈沖的下降沿變化，門控端可以送入控制或復位信號。計數器減到零時，由輸出端送出標志信號。

圖3為接線圖，AD650的輸出接8253計數器O的CN端，計數器1作定時器用。8253的數據線與8031的BUS直接相連，Ai、Ao接8031的地址鎖存器74LS373的輸出。存儲器的分配采用線選法，即8253片選端CS（反相）接8031的P2.7端。由此可知，計數器0的地址為7FFCH，計數器1的地址為7FFDH，計數器地址為7FFEH，方式控制寄存器端口為7FFFH。