高速16位AD7665在基于GPRS遠程振動(dòng)檢測中的應用

摘要：基于遠程振動(dòng)檢測，提出一種高速、高精度、外圍電路簡(jiǎn)單的基于GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的遠程振動(dòng)測試。通過(guò)功率放大器將正弦控制儀產(chǎn)生的正弦信號輸出至振動(dòng)實(shí)驗臺，用AD7665將采集到的模擬信號轉換成方便計算機方便傳輸、處理的數字信號，然后通過(guò)GPRS模塊MC55i將數字信號傳輸至遠程WEB服務(wù)器。詳細說(shuō)明了在遠程振動(dòng)測試中的兩個(gè)關(guān)犍技術(shù)，AD7665的模數轉換及GPRS模塊MC55i的應用。經(jīng)實(shí)驗驗證，該技術(shù)能很好的應于用無(wú)人值守遠程振動(dòng)檢測，不受距離及環(huán)境影響。
關(guān)鍵詞：高速ADC；雙極性；編碼；振動(dòng)檢測；AD7665； GPRS

由于計算機的微型化、網(wǎng)絡(luò )化、性能價(jià)格比的上升和款件功能的日益強大，計算機控制系統幾乎可以出現在任何場(chǎng)合：實(shí)時(shí)控制、監控、數據采集、信息處理、數據庫等。
隨著(zhù)計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，現在的振動(dòng)數據采集主要用微機進(jìn)行數字化測試分析。振動(dòng)測試儀器主要為以徽機為核心智能儀器。數字化測試的前撮是將傳感器從被測試設備測得的模擬數據轉換為數字化數據。因此摸數轉換的精度、速度將直接決定數字化測試分析的精度、速度。本文的目的即將一個(gè)AD轉換芯片應用于振動(dòng)測試。
AD7665內置一個(gè)16位高速采樣ADC，擴大了被測設備的振動(dòng)頻率范圍。一個(gè)電阻器輸入標量(允許多種輸入范圍)，既而易于與多種不同的傳感器配套使用。一個(gè)內部轉換時(shí)鐘、糾錯電路，以及串行和并行系統接口，提高了AD轉換外圍電路設計的靈活性。
該器件具有3種采樣模式：極高采樣速率模式(Warp模式)；快速模式(正常模式)，適用于異步轉換速率應用；低功耗模式(脈沖模式)，適用于低功耗應用，其功耗與吞吐量呈比例關(guān)系。3種采樣模式使得系統功耗降至最低。

1 基本原理
逐次比較型A／D轉換器。就是將輸入模擬信號與不同的參考電壓作多次比較，使轉換所得的數字量在數值上逐次逼近輸入模擬量對應值。
對圖1的電路，在數據采集階段，它由啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)后，DAC內部電容陣列梭用作采樣電容，并從IN的輸入端得到模擬信號。當數據采集完成后，的輸入變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)轉換狀態(tài)被啟動(dòng)。在第1個(gè)時(shí)鐘脈沖作用下，控制邏輯電路使內部時(shí)序產(chǎn)生器的最高位置1，其他位置0，其輸出經(jīng)數據寄存器將1 000……0，送入DAC。輸入電壓首先與DAC輸出電壓(REF／2)相比較，如IN≥VREF／2，比較器輸出為1，若INREF／2，則為0。比較結果存于數據寄存器的Dn-1位。然后在第2個(gè)CP作用下，移位寄存器的次高位置1，其他低位置0。如最高位已存1，則此時(shí)V0=(3／4)VREF。于是V1再與(3／4)VREF相比較，如V1≥(3／4)VREF，則次高位Dn-2存1，否則Dn-2=0；如最高位為0，則V0=VREF／4，與V0比較，如V1≥VREF／4，則Dn-2位存1，否則存0……。以此類(lèi)推，逐次比較得到輸出數字量。在完成這個(gè)過(guò)程之后，控制邏輯將產(chǎn)生AD轉換代碼的輸出至并口(串口)，并將BUSY線(xiàn)的輸出置為低電平。

2 關(guān)鍵問(wèn)題
在A(yíng)D轉換中時(shí)序問(wèn)題直接決定了AD轉換的成功與否，因此時(shí)序問(wèn)題將是本文解決的第一個(gè)問(wèn)題。另外由于本文采用的是雙極性的輸入，因此在A(yíng)D7665的應用中應該注意輸入配置，以及編碼問(wèn)題。
2．1 時(shí)序問(wèn)題
圖2為AD轉換過(guò)程時(shí)序圖。信號控制AD7665轉換的開(kāi)始，一旦轉換開(kāi)始就不能被放棄或重新開(kāi)始，直到轉換完成。而信號與和互不干擾。

信號是數字信號，要求有良好的邊緣特性。而SNR是一個(gè)臨界值，信號要求有很小的抖動(dòng)，可采用一個(gè)專(zhuān)門(mén)的振蕩器來(lái)產(chǎn)生信號，或者采用高頻率低抖動(dòng)的時(shí)鐘來(lái)產(chǎn)生。
在Impulse模式中，可以自動(dòng)開(kāi)啟轉換。當BUSY信號變?yōu)榈碗娖蕉?img onload="if(this.width>620)this.width=620;" onclick="window.open(this.src)" style="cursor:pointer" border="0" alt="a.jpg" width="40" height="14" src="http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20131009/177964_1_11.jpg" />信號保持低電平時(shí)，AD7665控制數據采集階段，并自動(dòng)啟動(dòng)一個(gè)新的轉換。當一直保持低電平時(shí)，AD7665將自動(dòng)保持轉換過(guò)程。值得注意的是，當BUSY信號變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，模擬信號被輸入。同樣，當上電時(shí)，被置為低電平以開(kāi)啟轉換過(guò)程。在Impulse模式中，AD7665的轉換速度將比570 kSPS高，而這個(gè)特征在Warp和Normal模式中所沒(méi)有的。