ADALM1000-模拟,数字转换系统设计

原创 云深之无迹 2025-01-10 07:01

上文中说完了电源系统,下面就把眼光转到这个测量系统。

为了从数字连接的设备中获得模拟输出,需要将波形的二进制表示转换为模拟近似值。
这一过程通过使用 AD5663R 双通道数模转换器(DAC)实现,具有 16位转换、快速稳定时间(高带宽) 和简单的数字接口。

就是这个啦

就是这个了

SPI协议,这篇就够了! 先学我的这个文章。

这个时序怪怪的

具体操作过程如下:
24位数据字被写入数字线,其中包含16位数据和8位配置位,数据从高位开始,依次写入到最后一位。

确实

使用一个单独的时钟线来指定数据有效的时刻。通过同步线触发,交替传输随后的24位数据字。
通过锁存线触发将存储在设备内存中的数据字转换为模拟电压输出。
每个样本都写入两个24位的数据字,在它们之间触发同步线,之后通过切换锁存线同步开始模拟值的变化。为了减少模拟值变化中的高频成分,在设备的模拟输出端放置了两个一阶低通滤波器,每十倍频率衰减 6dB,有效地将高次谐波的幅度降低到可忽略的程度。

确实有这个滤波器

DAC确实是不咋懂。。。就不班门弄斧了。
模数转换(Analog-Digital Conversion)-ADC
为了对两个模拟通道(分别测量电压和电流信号)进行采样,使用了两个四通道 AD7682 十六位模数转换器(ADC)。每个转换器接收两个通道的模拟信号,实现电压和电流在任意组合下的同步转换。

哟~

眼熟

精密小体积ADC-AD7682 16位4通道 哥们呢写过!

太香了这个小ADC

其实怎么说呢?还真不如有专门的输出引脚的ADC好,这个SPI的时序不是很简单。

有三个状态

我们再分析一下这个时序。

  1. RDC(Read During Conversion):在转换期间读取数据。

  2. RAC(Read After Conversion):在转换完成后读取数据。

  3. RSC(Read/Write Spanning Conversion):跨越转换周期进行读取/写入。

读取的状态有三种。

SDO输出,MSB先输出

  1. CNV:转换启动信号,当其由低拉高时,启动一个新的采样/转换周期。

  2. EOC:转换结束信号(End Of Conversion),表示当前采样/转换已完成。

  3. SDO:串行数据输出,用于输出 ADC 转换结果。

  4. DIN:串行数据输入,用于写入配置寄存器(CFG)。

  5. SCK:串行时钟信号,用于数据的同步传输。


上电阶段
在上电后的最初几次读写周期(图中第一个“Phase n”),ADC 的转换结果是不确定的(undefined)。
需要两次虚拟转换(dummy conversions),以确保 CFG(配置寄存器)被正确加载,且 ADC 进入正常工作状态。

就是一开始的周期是读入配置

这里就CFG配置进去

CFG 寄存器是 ADC 的配置寄存器,控制采样速率、输入范围、通道选择等功能。
CFG 数据通过 DIN 端输入,在时钟 SCK 的上升沿或下降沿同步写入。
配置必须在当前转换周期结束之前完成(即在 EOC 之前),否则会被丢弃。

可以看到符合

转换完成(EOC)后,转换结果以 MSB(最高有效位) 开始,通过 SDO 串行输出。
RDC 模式:数据在当前转换周期(CNV=高)期间读取,读写操作和转换操作并行。

读取的都是前两个周期的转换结果,这也好理解,因为SPI的性质不是实时的改变的,而是读入然后转换,所以有滞后。

RAC 模式:数据在转换完成(EOC)后读取,避免了并行操作。

可以看到时序上面是同步的

RSC 模式:跨越转换周期进行读写操作,同时写入新的配置并读取旧的转换数据。
在 EOC 之后,CNV 被拉低,SDO 从高阻状态变为输出转换数据。

看顺序,EOC出现,CNV拉低,然后数据就可以读取了

  1. CNV 必须在 EOC 前拉高,否则会启用忙指示器(Busy Indicator),可能导致不希望的时序冲突。
  2. 如果启用了配置寄存器回读功能(CFG Readback),则需要额外的 30 个 SCK 时钟下降沿 来完成数据传输。
  3. 对于写入配置的情况,数据必须在 n-1 周期 写入,且在 n 周期生效。

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad7682_7689.pdf

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