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構建完整工業ADC接口的微控制器和調制器

发布时间:2019-11-09 04:03:40

构建完整工业ADC接口的微控制器和调制器

设计师们通常使用0至20-mA和0到10V的隔离输入作为工业应用控制的信号由隔离电源、AnalogDevicesAD7400调制器内置隔离及TexasInstrumentsMSP430微控制器共同为工业设计师要求的一种完整、隔离且牢靠的模拟信号接口创建一种设计其中精确的信号调节电路生成AD7400所需的较小的差分电压(图1),该电路可生成所需的200-mV差分电压为清晰起见,图中略去了过压二极管和保护电路

0至20-mA电流通过一个适当值的电阻R2转换成电压,进入一个精密的运算放大器中在放大器的正向输入端维持恒定的电压,从而使连接到负向输入的信号电平得到正向偏移0至10V的信号,如来自于电位器的信号,也相应地按照0至20-mA信号那样比例变换成类似电压,并被累加到 AnalogDevicesOP1177放大器IC1的负端子中

将信号偏移到0V以上就会产生类似于正向单端模拟信号的信号AnalogDevices的AD8138差分ADC驱动放大器驱动AD7400增益也随之相应变化使产生的信号位于±200mV内,这一范围正是ADC所需的最后,信号通过一个由R10、R11及C4在正端子与负端子间构成的低通过滤波器,再进入到AD7400

AD7400采用一个低成本的微控制器对此差分信号进行转换和处理通常采用调制器ADC(如AD7400)与FPGA或DSP接口但是,这种方法的成本较高,又非常复杂对于成本敏感的应用,如不需要先进的滤波处理,可以使用简单的微控制器

AD7400设备有两路输出:MCLKOUT和MDAT(图2)MCLKOUT是一个10-MHz的时钟,可以同步调制的数据流MDATAD7400将MDAT解释为随时间变化的百分比由于MDAT只在MCLKOUT的上升沿变化,电路必须将MDAT及MCLKOUT合并来创建一个微控制器可以计数的脉冲流微控制器首先逆变MCLKOUT以防止在MDAT的过渡沿对非故意造成的抖动信号进行计数图中显示了MDAT、逆变的MCLKOUT及产生的数据流

脉冲数据信号和逆变的MCLKOUT分别输入微控制器上的单独定时器/计数器(图3)TIMSP430F2274提供了两个16位计数器,可支持快达16MHz的运行在时钟计数器发出溢出中断信号时,电路通过对数据计数器进行采样来测量ADC值在此应用中,在环形缓冲器上运行一个平均数的数据测量,可以方便地过滤数据

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