AD7891高速数据采集系统的原理与应用.pdf

?5国外电子元器件6?年第?期?年?月主题论文线性和积分输入方面的原因使得其多用于非快速处理过程中?也可能正是这种原因?使 在长时间内没有在继电保护领域中得到应用据分析?如果考虑到低通滤波和采样保持时间?与传统的响应时间相差无几?因此笼统地说 只适用于低速处理系统是不客观的?当然?随着采样频率的提高?要求 芯片有更高的输出频率?这将抬高硬件造价?因此从装置的抗干扰能力和软件合理安排等因素考虑?系统的采样频率以中低档为宜采用本文所介绍的原理设计的继电保护系统?可以在极为恶劣的环境下工作?而不会影响其测量的准确度压频变换芯片?与计数器?以及?构成的这套模数转换装置?以低价位完成了高价多位普通?才能完成的功能?所以?此装置具有较高的性价比参考文献?王绪昭?并行处理式单片机微机保护的研究?华北电力学院博士学位论文?朱革兰等?单片机构成的高度可靠的微机保护硬件系统?华南理工大学学报?自然科学版?习友宝等?计数器在多周期同步测频中的应用?电子测量技术?韩晓东等?变换在单片机系统中的应用?电子技术应用?收稿日期?咨询编号?高速数据采集系统的原理与应用合肥电子工程学院刘春生游志刚李小波 7891 摘要?是美国 公司推出的一种?位数据采集系统?它具有并行和串行两种工作模式?适合与各种微处理器接口采用单电源工作?功耗低内含?个具有过压保护的模拟信号通道?并可选择输入信号范围?非常适合于在数据采集系统!电机控制!移动通信系统和测试设备中使用文中介绍了?的功能特点和工作时序?并给出了?与微处理器的串行和并行接口电路关键词?模数转换器?数据采集?采样保持?分类号?文献标识码?文章编号?引言?是美国公司推出的一种?位数据采集系统?它具有并行和串行两种工作模式?适合与各种微处理器!控制器以及数字信号处理机接口?内含输入多路转换器!采样保持放大器!?位高速!?基准电压源和高速接口电路?并有?个具有过压保护的模拟信号通道?可承受的过压为?的模数转换时间是?采样时间为?当只对一个通道信号采样时?采样率为?当对?个通道信号逐个采样时?采样率为?使用硬件或软件方法控制 转 换开 始 的 数据 采 样 时间 分 别 为?和?相应的数据采样率分别为?和?采用单电源工作?功耗低?可选择输入信号范围?也可并行或串行工作?非常适用于数据采集系统!电机控制!移动通信系统和测试设备等方面的应用?结构及功能?的内部功能框图如图?所示图?所?高速数据采集系统的原理与应用图?内部功能方框图图?管脚分布示为其引脚排列各管脚功能如表?所列?工作时序和极限参数?在和各种微处理器接口时?可采用串行和并行两种接口模式?其相应的并行和串行工 作 时 序 如 图?!图?所 示表?所 列 为?的极限参数表?管脚功能说明符 号 功 能?模拟信号输入有?个模拟信号输入通道?电源?模拟地数字地 待机模式输入芯片正常工作时?此端输入为高电平?当输入为低电平时?芯片处于待机状态?基准电压输出?输入端 基准地 转换开始控制端当输入为一负脉冲时?在脉冲上升沿时?转换开始转换结束当?转换结束时?此端输出为一脉宽?的负脉冲 接口模式控制当输入为低电平时?处于串行工作模式?当输入为高电平时?处于并行工作模式片选信号 读信号 写信号?!?!?地址输入控制寄存器中的?位?决定模拟信号通道的选择 软件模数转换开始控制 软件待机模式控制 数据格式选择 串行时钟输入发射框架同步脉冲 接收框架同步脉冲 串行数据输出 串行数据输入 测试端?5国外电子元器件6?年第?期?年?月图?的并行工作时序图?的串行工作时序?的应用?模拟信号输入?每个模拟信号通道均有两个可供选择的输入信号范围?的输入信号范围为?和?当输入端 和 相连时?输入模拟信号的范围为?当 和模拟地相连时?输入模拟信号范围为?对于?输入 信 号范 围?的 输 入 阻抗 为?8?而对于?输入信号范围?其输入阻抗为?8?的输入信号范围为?当 和模拟地相连时?输入信号为?当 和 相连时?输入信号范围为?当 和?基准电压相连时?输入信号为?基准电压应是低阻抗输出的基准源当使用芯片内部?基准源 时?应 加缓冲 级对 于?和?输入信号?的输入阻抗为?8?当输入信号为?时?输入信号通过多路选择器和并联的两个?8电阻流入输入为高阻状态的采样保持放大器?基准电压?既可以使用片内基准源?也可以使用外部基准源其片内的标称基准输出电压相对基准地?为?基准输入引脚可以接到基准输出引脚?也可以接到高精度?外部基准电压源?如?!?!?!?使表?极限参数参 数 名 称数 值模拟地电压?数字地电压?模拟输入电压?参考输入电压?数字输入电压?数字输出电压?工作温度范围?商业级?存储温度范围?焊接温度?功耗 封装?封装?高速数据采集系统的原理与应用图?电源去耦电路图?与微处理器的串行接口图?与微处理器的并行接口?用外部基准源时?应加缓冲放大器?引 脚 与 引 脚 间 应 接 一 个?的陶瓷去耦电容?基准地应和模拟地 相连?控制寄存器?有一个?位控制寄存器寄存器各位分别控制芯片模拟信号通道的选择!模数转换的开始!待机工作模式选择和输出数据格式?可以通过并行写操作或串行写操作将控制字写入控制寄存器在芯片刚接通电源时?控制寄存器各位的初始状态均为?为了将控制字写入控制寄存器?至少需要?个串行时钟周期格式为?其中?为地址输入端?用来选择多路选择器模拟信号输入通道?为最高有效位通道数可由下列公式计算确定?是软件模数转换开始位当这一位写入?时?模数转换开始 为待机模式输入位当这一位写入?时?芯片处于待机模式?写入?时?芯片处于正常工作状态 为数据格式位在单极性信号输入时?若该位写入?则输出的数据格式为直接的二进制码?在双极性信号输入时?若该位写入?则输出的数据格式为二进制补码?接地和电源去耦适当接地和电源去耦是模数转换器在采样系统使用设计中应十分注意的问题?有模拟地 和数字地?且应在同一点接地在使用中?系统的模拟地 和数字地也应在同一点接地?而且系统的主要接地点应尽可能靠近?另外?的两个电源端均应分别接去耦电容?具体接法如图?所示?和微处理器的接口?作为信号采集系统的前端器件?需要和各种微处理器进行接口?可与各种微处理器实现并行和串行两种方式的接口?具体微电路接法如图?和图?所示参考文献?收稿日期?咨询编号?