欧美日韩人妻,欧美一线二线

新型AD變換器AD73360及其應用

隨著計算機應用的廣泛和深入,技術上對連接數字世界和物理世界的橋梁—A／D變換器,即模擬前端提出了越來越高的要求。特別是單片式DSP（Digital Signal Processor—數字信號處理器）在控制領域的推廣應用,更是要求有簡潔高效的A／D變換器與之相配套。美國AD公司于不久前推出的AD73360型 A／D變換器就是符合這樣要求的模擬前端芯片。???

　　AD73360具有六個模擬量輸入通道,每個通道可以輸出長度為十六位的數字量。這六個通道可同時采樣,并且無須CPU干預,從而有效地減少了由于采樣時間不同而產生的相位誤差。各個通道的采樣速率可以方便地利用控制字在8kHz、16kHz、32kHz和64kHz中進行設定。每個通道可以允許從直流到 4kHz的模擬信號通過。由于各個通道都有內置的反混迭濾波器,所以對其輸入端反混迭濾波器的要求大為降低,而僅需要簡單的一階RC濾波器即可。???

　　AD73360在級聯(lián)使用時,最多可將八個級聯(lián)在一起。因此,模擬量輸入通道的最大數目可方便地擴展到四十八路。這給模擬量輸入通道數目的擴展工作帶來了極大的方便。???

　　AD73360使用六線工業(yè)標準同步串行接口與CPU接口。由于接口信號線的數目只有六條,所以這樣不僅節(jié)約了印制板的面積,而且也有效地減小了電磁干擾,從而使得系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定。由于現代的單片式DSP（例如TMS320F206）都支持六線工業(yè)標準同步串行接口,所以AD73360與DSP連接組成的測控系統(tǒng)極其簡潔高效。　　

　　AD73360特別適合于要求同時采樣的工業(yè)控制應用。它不僅適合于大信號應用,也適合于小信號應用。由于AD73360有內置的程控可變增益放大器,所以對小信號應用尤其簡潔高效。???

　　由于單片AD73360具有六個同時采樣的模擬量輸入通道,所以特別適合于三相制電力運行參數測控類應用（三個相電壓和三個相電流同時采樣）系統(tǒng)。本文的應用實例就是筆者已設計成功的三相制電力運行參數測控應用系統(tǒng)的實例。

　　2 　引腳功能　

　　AD73360有兩種封裝形式,一種是R－28,另一種是SU－44。通常R－28封裝的AD73360比較常見,所以此處以R－28封裝為例介紹其引腳定義。R－28為28腳表面貼裝式封裝,其引腳號碼、各引腳上的信號名稱及其性質如表1所列。　

　　AD73360的電源和地線共占用六條引腳：其AVDD1和AVDD2為模擬電源,AGND1和AGND2為模擬地。DVDD為數字電源,DGND為數字地。其中,模擬電源和數字電源既可為5V,也可為3．3V。???

　　模擬量輸入共占用十二條引腳,其中六條正輸入端標記為VINP1～VINP6,六條負輸入端標記為VINN1～6?！　?

　　REFOUT是帶緩沖的基準電源輸出端。使用5V電源時,其額定值為2．5V;使用3．3V電源時,其額定值為1．25V?！　?

　　REFCAP為片上基準電源的濾波電容器接入端。要求電容容量為0．1μF,并應跨接在此引腳與AGND2引腳之間。?

　　MCLK是主時鐘輸入端。MCLK信號由外接的16．384MHz石英晶體振蕩器來驅動,當MCLK進入AD73360之后,首先被分頻生成DMCLK（稱之為內部主時鐘）,然后再將DMCLK分頻生成SCLK。???

　　SCLK是串行時鐘輸出端。可作為AD73360的輸出來傳送到DSP同步串行接口的時鐘輸入,同時可用來控制二者之間的信息傳送速率。???

　　SDO是AD73360的串行數據輸出端。此引腳上的數據輸出同步于SCLK的正沿。最高有效位（MSB）在先,最低有效位（LSB）在后。當SE處于低電平時,無數據輸出,為三態(tài)。???

　　SDOFS是AD73360的幀同步輸出端。高電平有效,其寬度為一個SCLK周期,該輸出同步于SCLK正沿,并出現在每個輸出字的最高有效位（MSB）之前。當SE處于低電平時,為三態(tài)。???

　　SDI是AD73360的串行數據輸入端。來自DSP的控制字經此引腳進入AD73360。此引腳上的數據輸入同步于SCLK的負沿。最高有效位（MSB）在先,最低有效位（LSB）在后。當SE處于低電平時,此引腳無效。???

　　SDIFS是AD73360的幀同步輸入端。高電平有效,其寬度為一個SCLK周期,

同步于SCLK的負沿。出現于每個輸入字的最高有效位（MSB）之前。當SE處于低電平時,此引腳無效。??

　　RESET是AD73360的硬件復位輸入端。低電平有效,可復位AD73360內部的所有電路,包括八個控制寄存器（CRA、CRB、CRC、CRE、CRD、CRE、CRF、CRG、CRH）和數字電路?！　?

　　SE 是同步串行接口（SPORT）開放輸入端。此引腳上的信號由DSP控制其為高電平或低電平。當SE為高電平時,AD73360正常工作;當SE為低電平時,AD73360被禁止,此時所有的輸出信號都進入三態(tài),所有的輸入信號都不起作用,同時AD73360將進入節(jié)電狀態(tài)?！　?

?????? 3 應用電路?

?????? 3.1? 模擬輸入通道的電路設計

?????? 對于AD73360的六個模擬輸入通道來說,每一個都既可以配置成單端輸入,也可以配置成差動輸入。對于電力運行參數監(jiān)控應用來說,為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力,通常使用差動輸入。因為物理電力系統(tǒng)的工作頻率為50Hz,因此,可以把50Hz的交流信號直接耦合到AD73360的模擬輸入端。具體電路如圖1所示。圖中,REFOUT為AD73360所產生的基準輸出,用來偏置模擬輸入端的電平,可根據需要配置為1．5V或2．5V。C1和C2為50Hz 交流耦合電容器,其值可取0．1μF或更大。R1和C3、R2和C4共同構成一階低通濾波器,主要起反混迭的作用。因為AD73360采用的是Σ－ ΔA／D轉換原理,具有優(yōu)良的內置反混迭性能,所以不需要在模擬通道上再配置高階低通濾波器,而只用簡單的一階RC低通濾波器就足夠了。R3和R4的作用是把偏置電平引導到模擬輸入端。

　　3. 2? 與DSP的接口電路設計

由于AD73360和TMS320F206型DSP都支持工業(yè)標準的六線同步串行接口。所以二者之間的接口電路非常簡單。圖2是該接口的邏輯電路原理圖。圖中的四個幀同步信號連接成幀同步返回環(huán)方式,即讓AD73360的輸出幀同步信號SDOFS輸出到AD73360的輸入幀同步信號SDIFS,而讓 TMS320F206的發(fā)送幀同步信號FSX輸出到接收幀同步信號FSR。這樣,無論是發(fā)送幀同步信號還是接收幀同步信號,都被強制與SDOFS保持同步。AD73360的數據輸入信號SDI和數據輸出信號SDO分別與TMS320F206的數據發(fā)送信號DX和數據接收信號DR相連。TMS320F206的發(fā)送時鐘信號與CLKX的接收時鐘信號CLKR都取自AD73360的時鐘輸出信號SCLK。TMS320F206的標志輸出信號XF連接到AD73360的復位信號和激活信號SE。?

　　???

　　?與并行接口相比,采用工業(yè)標準的六線同步串行接口的信號線的數目大為減少。這樣,不僅減少了印制板面積占用,而且也大大減少了電磁干擾,從而更加有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。因此,在保證滿足系統(tǒng)工作速度的前提下,變并行接口為串行接口已成為當今接口技術的發(fā)展方向。

　　4?程序設計

AD73360在程序數據模式下工作時,首先進入程序方式并向AD73360寫控制字,然后再切換到數據方式。在從AD73360讀數據后,系統(tǒng)將不再切換回程序方式。而在混合模式下,系統(tǒng)總是在程序方式和數據方式之間不斷地切換工作,以達到在從AD73360讀數據期間改變其配置的目的。

　　??? AD73360內部共有八個控制寄存器,分別是CRA～CRH,他們所占用的地址為0～7,每個的長度為8位。AD73360的同步串行接口能夠識別長度為16位的來自DSP的控制字。在系統(tǒng)中僅接入一個AD73360的情況下,可按下列程序段來寫控制字到AD73360的各個控制寄存器：

????????將7fffh寫入AD73360后,就可以開始讀數據了。　

　　5? 結束語

?????? 以本文所介紹的原理為基礎,筆者設計了由TMS320F206 DSP和一片AD73360所組成的電力變壓器運行參數監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)經實際測試,其電壓有效值、電流有效值和功率因數等主要參數均達到了0．5％。如果進一步采取一些技術措施,那么,達到0．3％也是有可能的。??&n

bsp;

　　由于本系統(tǒng)是在FFT算法的基礎上完成各項參數的計算,因此,可以很容易地實現實時諧波分析功能,且系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和所能達到的精確度均優(yōu)于傳統(tǒng)的以微控制器為核心所構成的系統(tǒng)。

閱讀全文