基于DSP與AD7656的高速AD采集系統設計

2.3 AD7656設計中應注意問(wèn)題

2.3.1 電壓基準電路設計

由于AD7656轉換的精度與參考電壓基準電壓的精度有很大關(guān)系，參考電壓基準輸出電壓值用來(lái)確定數據轉換系統的滿(mǎn)量程輸入范圍，同時(shí)參考電壓基準電壓的任何誤差都會(huì )嚴重影響ADC的線(xiàn)性和無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍。

由于AD7656內部集成的電壓基準參數精度低，一般在對于分辨率大于12位的ADC應用中采用高精密外部電壓基準，本設計采用高精密外部電壓基準AD780BR作為AD7656轉換的電壓基準。通過(guò)表2對兩種電壓基準參數比較，看出外部高精密電壓基準精度高，具有更低的溫度系數、熱遲滯和長(cháng)期漂移。

3 PCB設計

3.1 數模區域分割

在高速AD采集電路的設計中，達到高精度與PCB設計是密不可分的，所以進(jìn)行PCB設計過(guò)程中，按照電路實(shí)現的功能可以簡(jiǎn)單地劃分為數字電路和模擬電路兩部分，將數字區域與模擬區域進(jìn)行分割，形成每個(gè)區域的獨立電源和地，這樣可以有效抑制干涉的傳導和RF能量的輻射。

AD7656芯片在管腳定義時(shí)將模擬量和數字量信號按區域定義，有利于PCB設計中數字量和模擬量區域分割，布線(xiàn)時(shí)注意模擬信號區域布模擬信號線(xiàn)，數字信號區域布數字信號線(xiàn)，不要將數字信號線(xiàn)和模擬信號線(xiàn)并行布線(xiàn)。

在本系統中模擬地和數字地采用一個(gè)電勢參考點(diǎn)，所以模擬地和數字地采用單點(diǎn)共地，共地點(diǎn)盡可能地靠近AD7656。

3.2 電源去耦設計

由于A(yíng)D7656芯片存在多個(gè)電源管腳，在每個(gè)電源管腳需要連接去耦電容。去耦電容的設計中采用并聯(lián)100nF和10 μF電容。電容選擇時(shí)可選用具有小等效串聯(lián)電感(ESL)瓷介質(zhì)電容。AD7656的去耦電容設計見(jiàn)圖6所示。

4 AD采集軟件設計實(shí)現

TI公司提供良好的C/C++編譯器，在B軟件開(kāi)放過(guò)程中支持C/C++語(yǔ)言設計。并且提供的良好的庫函數(DSPLIB)，支持TMS3 20C6713B的數學(xué)運算和矢量運行。

采集軟件設計采用了模塊化設計，主要包括初始化函數、AD7656轉換啟動(dòng)函數和AD7656轉換結果讀取函數。

初始化函數實(shí)現對TMS320C6713B系統時(shí)鐘、EMIF總線(xiàn)時(shí)鐘配置，EMIF總線(xiàn)接口訪(fǎng)問(wèn)時(shí)序的配置。通過(guò)該初始化函數配置，配置CS(片選)RD讀信號相對時(shí)序關(guān)系，滿(mǎn)足AD7656訪(fǎng)問(wèn)時(shí)序關(guān)系。

AD7656轉換啟動(dòng)函數實(shí)現啟動(dòng)AD7656的AD轉換，該函數控制AD7656轉換啟動(dòng)信號CONVSTA，B，C為有效狀態(tài)，同步6路AD轉換。

AD7656轉換結束標識查詢(xún)函數實(shí)現對AD7656轉換狀態(tài)標識信號BUSY查詢(xún)，判斷AD7656內部ADC轉換是否結束。

AD7656轉換結果讀取函數實(shí)現檔查詢(xún)到AD轉換結束標識后，讀取AD轉換結果。該函數通過(guò)連續的6次讀操作，讀取6路AD同步轉換結果。 AD采集軟件流程見(jiàn)圖7所示。

5 結束語(yǔ)

針對要求高精度、多路信號監測和實(shí)時(shí)采集，本設計選用了AD7656和TMS320C6713B相結合作為某控制系統工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監控以及故障檢測系統方案，本設計接口電路設計簡(jiǎn)單，采集精度高、速度快，可同時(shí)完成對多路信號的采集。系統聯(lián)試證明，本系統完全滿(mǎn)足某控制系統對工作狀態(tài)監控以及故障檢測信號的采集精度和實(shí)時(shí)性的要求。