基于DSP與AD7656的高速AD采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.3 AD7656設(shè)計(jì)中應(yīng)注意問題

2.3.1 電壓基準(zhǔn)電路設(shè)計(jì)

由于AD7656轉(zhuǎn)換的精度與參考電壓基準(zhǔn)電壓的精度有很大關(guān)系，參考電壓基準(zhǔn)輸出電壓值用來確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的滿量程輸入范圍，同時(shí)參考電壓基準(zhǔn)電壓的任何誤差都會(huì)嚴(yán)重影響ADC的線性和無雜散動(dòng)態(tài)范圍。

由于AD7656內(nèi)部集成的電壓基準(zhǔn)參數(shù)精度低，一般在對(duì)于分辨率大于12位的ADC應(yīng)用中采用高精密外部電壓基準(zhǔn)，本設(shè)計(jì)采用高精密外部電壓基準(zhǔn)AD780BR作為AD7656轉(zhuǎn)換的電壓基準(zhǔn)。通過表2對(duì)兩種電壓基準(zhǔn)參數(shù)比較，看出外部高精密電壓基準(zhǔn)精度高，具有更低的溫度系數(shù)、熱遲滯和長期漂移。

3 PCB設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)模區(qū)域分割

在高速AD采集電路的設(shè)計(jì)中，達(dá)到高精度與PCB設(shè)計(jì)是密不可分的，所以進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)過程中，按照電路實(shí)現(xiàn)的功能可以簡(jiǎn)單地劃分為數(shù)字電路和模擬電路兩部分，將數(shù)字區(qū)域與模擬區(qū)域進(jìn)行分割，形成每個(gè)區(qū)域的獨(dú)立電源和地，這樣可以有效抑制干涉的傳導(dǎo)和RF能量的輻射。

AD7656芯片在管腳定義時(shí)將模擬量和數(shù)字量信號(hào)按區(qū)域定義，有利于PCB設(shè)計(jì)中數(shù)字量和模擬量區(qū)域分割，布線時(shí)注意模擬信號(hào)區(qū)域布模擬信號(hào)線，數(shù)字信號(hào)區(qū)域布數(shù)字信號(hào)線，不要將數(shù)字信號(hào)線和模擬信號(hào)線并行布線。

在本系統(tǒng)中模擬地和數(shù)字地采用一個(gè)電勢(shì)參考點(diǎn)，所以模擬地和數(shù)字地采用單點(diǎn)共地，共地點(diǎn)盡可能地靠近AD7656。

3.2 電源去耦設(shè)計(jì)

由于AD7656芯片存在多個(gè)電源管腳，在每個(gè)電源管腳需要連接去耦電容。去耦電容的設(shè)計(jì)中采用并聯(lián)100nF和10 μF電容。電容選擇時(shí)可選用具有小等效串聯(lián)電感(ESL)瓷介質(zhì)電容。AD7656的去耦電容設(shè)計(jì)見圖6所示。

4 AD采集軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

TI公司提供良好的C/C++編譯器，在B軟件開放過程中支持C/C++語言設(shè)計(jì)。并且提供的良好的庫函數(shù)(DSPLIB)，支持TMS3 20C6713B的數(shù)學(xué)運(yùn)算和矢量運(yùn)行。

采集軟件設(shè)計(jì)采用了模塊化設(shè)計(jì)，主要包括初始化函數(shù)、AD7656轉(zhuǎn)換啟動(dòng)函數(shù)和AD7656轉(zhuǎn)換結(jié)果讀取函數(shù)。

初始化函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)TMS320C6713B系統(tǒng)時(shí)鐘、EMIF總線時(shí)鐘配置，EMIF總線接口訪問時(shí)序的配置。通過該初始化函數(shù)配置，配置CS(片選)RD讀信號(hào)相對(duì)時(shí)序關(guān)系，滿足AD7656訪問時(shí)序關(guān)系。

AD7656轉(zhuǎn)換啟動(dòng)函數(shù)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)AD7656的AD轉(zhuǎn)換，該函數(shù)控制AD7656轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)CONVSTA，B，C為有效狀態(tài)，同步6路AD轉(zhuǎn)換。

AD7656轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)識(shí)查詢函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)AD7656轉(zhuǎn)換狀態(tài)標(biāo)識(shí)信號(hào)BUSY查詢，判斷AD7656內(nèi)部ADC轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。

AD7656轉(zhuǎn)換結(jié)果讀取函數(shù)實(shí)現(xiàn)檔查詢到AD轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)識(shí)后，讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果。該函數(shù)通過連續(xù)的6次讀操作，讀取6路AD同步轉(zhuǎn)換結(jié)果。 AD采集軟件流程見圖7所示。

5 結(jié)束語

針對(duì)要求高精度、多路信號(hào)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)采集，本設(shè)計(jì)選用了AD7656和TMS320C6713B相結(jié)合作為某控制系統(tǒng)工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控以及故障檢測(cè)系統(tǒng)方案，本設(shè)計(jì)接口電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，采集精度高、速度快，可同時(shí)完成對(duì)多路信號(hào)的采集。系統(tǒng)聯(lián)試證明，本系統(tǒng)完全滿足某控制系統(tǒng)對(duì)工作狀態(tài)監(jiān)控以及故障檢測(cè)信號(hào)的采集精度和實(shí)時(shí)性的要求。