1.2　输入

1.2.1　输入上拉电阻的确定

首先介绍如何确定输入上拉电阻。假设外部中断输入，要确定输入上拉电阻。

上拉电阻和应用的环境密切相关，在干扰较小的环境下，使用10kΩ的上拉电阻就足够了，如图1-12所示。假设目前信号的流向是从外界到CPU U4，一般外界低电平的电路驱动能力很强，而高电平的驱动能力相对比较弱。为了更加清楚地表达，我们假设极端情况即外面是OC门过来，完全依靠上拉电阻拉高电压。假设p3.2引脚由于布线原因在电路板上很长，而且绕了个半圆形，也就是说p3.2相当于接了一个电感。当没有干扰的时候，一切正常。低电平时，10kΩ上拉电阻上通过的电流是5V/10kΩ=0.5mA。当强电磁干扰来袭时，这个干扰引起电感发电，如果发电能量很小，如1μA，由于上拉电阻的吸收，不会达到输入的触发电压，当某一时刻又来了干扰，并且OC门恰好是浮空，发电产生的回路电流假设是0.3mA，则将在电阻上产生3V压降，导致CPU产生错误判断。

这时需要将R2变小，变为4.7kΩ或者1kΩ，减小阻值就是增加电流，让干扰信号不足以引起误动作。不过有些场合此方法还是不奏效，原因是尖峰干扰太大，在瞬间远远超过上拉电阻能吸收的电流，最终超过触发电平，导致错误动作。

在频率变化不大但干扰严重的场合，还可以在R2上并接0.01μF左右的电容C1，进一步抑制干扰。如图1-13所示，加上电容C1后，由于电容电压不能突变，因此能抑制强干扰。不过C1的取值有讲究，如果信号变化频率很高，C1应取小，反之应取大。特别是在信号频率高的场合，取得太大会严重影响外界信号的波形，也会适得其反。

1.2.2　模拟输入的问题

CPU需要检测外部的模拟信号，这时需要模拟输入电路。通常情况下外部模拟电压和CPU本身或者A/D转换器的电压范围并不一样，需要做模拟电压的转换，让外部电压适应A/D转换器的电压。例如，外部是0～10V的电压输入，A/D转换器的电压是3.3V，最简单的方法就是分压。图1-14中，模拟输入口是Port，经过电阻R1、R2分压，在AD4输入端的电压范围是0～3.3V。

但是分压电阻究竟多大合适？分压电阻太小会对信号端产生影响。我们可以把A/D信号过来的地方Port看作二端口网络，如图1-15所示，它由电压源和内电阻构成。当R1+R2远远大于网络内阻抗R0时，分压的影响非常小。当R1+R2接近内阻抗R0时，将在R0上产生明显的压降，影响Port端的输出电压。

1.2.3　模拟输入的等效网络

那么，假设A/D转换输入等效的阻抗非常高，怎么办？如某种气体浓度传感器前端，输入阻抗非常高，如果用一般的方法，则无法满足要求，甚至完全不能工作。这时就需要用到阻抗变换电路。图1-16所示基于运放的阻抗变换通过使用同相放大器实现了阻抗的变换，同相放大器的特色是能将信号由高阻抗输入变换为低阻抗输出。该电路只是一个简单的变换例子，实际中还需要对电压的范围进行限制的辅助线路。

1.2.4　模拟小信号处理

如果输入信号很小，如最大只有200mV，A/D转换如何进行？此时需要先对小信号进行放大，将幅度放大到A/D转换输入的范围，如图1-17所示。

在图1-17中，假设DSP处理器要对外部声音信号强度进行分析，DSP处理器通过A/D转换器获得模拟电压，但接收器获得的电压很小，必须通过放大器放大。图中运放的引脚3由于单电源供电的原因，将工作电压设置在V _CC /2附近。如果引脚3接地，则运放应正负同时供电。一般一级放大倍数不可以做得太大，否则容易引起不稳定，应多级放大，单个放大倍数最好控制在几十倍。图1-18是一个三级运放构成的电路，最终输出Port进入处理器的A/D转换端口。图中运放除了放大信号外，还带有带通滤波的功能，将低于和高于一定频率的信号过滤掉。

以上谈的是对普通模拟信号的检测，如何对掩盖在噪声中的微弱信号进行处理？这就涉及差动放大器。有些场合必须用差动放大器处理模拟输入信号，最后才进入A/D转换器。差动放大器是一种特殊用途放大器，旨在测量差分信号，也称为减法器。差动放大器能够移除干扰共模信号，称为共模抑制（CMR），这是它的一项主要特性。与大多数类型的放大器不同，差动放大器通常能够测量超出供电轨的电压，适用于存在较大直流或交流共模电压的应用中。差动放大器是电流和电压监控应用的理想选择。图1-19是高精度的仪用放大器，差分信号从YIN1、YIN2输入，经过滤波，进入AD623的引脚2和3，AD623内部首先对输入进行阻抗变换，然后进行放大。R5调整放大倍数，R36调整零偏。输出AIN2进入A/D转换器。