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一种用AD7858提高DSP采样精度的新方法

来源:电子元器件应用/作者:陈娟 戴文进?? 2007年09月26日 ?? 收藏0

  0 引言

  TI公司生产的TMS320x系列DSP是专为实时信号处理而设计的。该系列DSP控制器将实时处理能力和控制器外设功能集于一身,可为控制系统的应用提供一个理想的解决方案。笔者在设计一款新型金属探测器时,采用TMS320LF2407xA芯片来对AD采样数据进行分析,从而成功地实现了对电机运转的控制。

  DSP芯片TMS320LF2407XA内部具有10位A/D转换器。但是,由于它仅含有10位A/D转换器,若除去第一位符号位,也就是真正有用的只有九位,达不到本项目的检测精度要求。为此,本文介绍一种通过外接12位A/D转换器(AD7858)来提高DSP检测精度的新方法。

  1 AD7858的主要特性

  AD7858是AD公司推出的12位串口、高速、低功耗、逐次逼近式AD转换器。它可在3~5.5 V的电压下工作,其数据通过率高达200 kSPS。该芯片内含一个低噪声、宽频带的跟踪/保持放大器,可以处理高达200 kHz的宽频信号。

  AD7858很容易与微处理器或DSP接口。输入信号从CONVST的下降沿开始被采样(此位可通过硬件引脚或软件位操作),转换也从此点启动。忙信号线在转换起始时为高电平,之后在400μs后跳变为低电平以表示转换结束。

  AD7858的主要特性如下:

  • 支持3~5.5 V电压供电;

  • 上电时,具有系统自动校准(校验芯片本身或芯片外设是否出错)和自动自校准(校验校准寄存器是否出错)的功能;

  • 具有高速串行接口;

  • 低功耗。在3 V电压下,功耗仅为12 mW;

  • 片内集成有高性能的抽样和保持放大器,输入信号可以采用单端输入方式,也可以采用差分输入方式;

  • AD7858芯片能够支持用硬件或软件启动AD转换;

  • 转换完成自动进入休眠模式,休眠时的功耗为25μw;

  • 采用24引脚DIP、SOIC或TSSOP等多种封装形式。

AD7858的内部功能框图

图1所示为AD7858的内部功能框图。

  2 AD7858的引脚功能

  AD7858的主要引脚功能如下:

  CONVST:转换开始位。当时钟下降沿到来时,系统为保持模式,且开始进行数模转变。如此脚不用,应与DVDD相连;

  BUSY:忙信号输出端。用于表明器件所处的状态。在CONVST下降沿或CAL上升沿之后,忙信号变为高电平,并在转换期间保持高电平。一旦转换结束并将转换结果存入输出寄存器,该端复位为低电平;

  SLEEP:休眠或低功耗模式。该脚为低时,器件处于休眠模式,如若此时不存在数模转换或校准工作,那么,所有的电路(包括内部参考电压),全处于关断模式;若该脚为1,则器件正常运行。如若休眠模式只用软件控制,那么,此脚始终为高电平;

  REFIN/REFOUT:参考输入/输出。此脚可作为模数转换的内部参考电压,并可通过串联电阻与内部电路相连;

  AVDD:模拟电源端(3.0~5.5 V);

  AGND:模拟地;

  CREF1:参考电容。此引脚必须接0.01μF的电容到AGND脚;

  CREF2:参考电容。此引脚必须接0.01 μF的电容到AGND脚;

  AIN1-AIN8:模拟输入。可用作单端输入或差分输入;

  CAL:校验输入端。此脚有0.15μA的内部提升电流。为使芯片在上电时能自动自校准。此脚必须用10 nF电容接DGND脚;

  DVDD:数字电源端(3.0~5.5 V);

  DGND:数字地;

  DOUT:16位串行数据输出端;

  DIN:16位串行数据输入端;

  CLKIN:数字时钟输入端。该时钟可决定数模转换的时间;

  SCLK:串行时钟信号;

  SYNC:同步信号输入端。低电平有效。

  3 硬件设计

  DSP与AD7858芯片的连接方法如图2所示。设计时,模拟电源和模拟地、数字电源和数字地都应通过电容网络去耦,以减小电源输入噪声。为了得到较好的信噪比,可将AGND与DGND连在一起,并采用单端输入,同时选择两路单独的通道AIN1、AIN4;SLEEP引脚与DVDD相连,表明此时的休眠模式只受软件控制;CAL引脚可通过0.01μF与DGND连接,转换结果将以16位二进制从DOUT输出,并通过SPISOMI回送给DSP。该数据的前4位始终为0。在BUSY位为低电平时,DSP将向AD7858发送CONVST信号,并在CONVST的下降沿开始转换。该电路的给定主脉冲频率为4MHz,系统可通过I/O口向AD7858发送同步信号SYNC。

DSP与AD7858芯片的连接方法

  4 软件设计

  软件设计的主要任务是完成数据采集。本设计,采用TI公司的TMS320LF2407A芯片作为主机。系统调试环境为CCS2.0版本。并采用C语言编程。图3所示为AD7858工作在模式2时的软件流程图。

AD7858工作在模式2时的软件流程图


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AD7858? DSP? 采样精度?

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