DSP與AD轉(zhuǎn)換器的接口電路設(shè)計(jì)

摘要：在以DSP為核心的數(shù)字信號處理系統(tǒng)中，模數(shù)轉(zhuǎn)換是系統(tǒng)重要的組成部分。作者以德州儀器公司的TMS320C6203B與ADS5422為例，詳細(xì)說明了DSP與AD轉(zhuǎn)換器的接口電路設(shè)計(jì)方法。最后還介紹了DSP控制數(shù)據(jù)采集的軟件流程。
關(guān)鍵詞：DSP；AD轉(zhuǎn)換器；接幾電路

0 引言
在以DSP為核心的數(shù)字信號處理系統(tǒng)中，AD轉(zhuǎn)換是系統(tǒng)重要的組成部分。因?yàn)橥枰M(jìn)行信號分析、處理的對象是模擬量，例如語音信號、各種傳感器輸出的模擬信號。這些信號經(jīng)過放大、濾波及A／D轉(zhuǎn)換后，從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再由DSP芯片對這些數(shù)字信號按照某種算法進(jìn)行處理。
德州儀器公司(TI)的TMS320C6000系列DSP是目前廣泛使用的數(shù)字信號處理芯片，相應(yīng)地，TI公司提供了一系列與其DSP相配套的A／D、D／A轉(zhuǎn)換器。本文以TI公司的TMS320C6203B型DSP與高速ADC—ADS5422為例，詳細(xì)說明了DSP與AD轉(zhuǎn)換器的接口電路設(shè)計(jì)方法以及DSP控制數(shù)據(jù)采集的軟件程序流程。

1 TMS320C6203B型DSP簡介
TMS320C6203B片內(nèi)有8個并行的處理單元，分別為相同的兩組。DSP的體系結(jié)構(gòu)采用甚長指令字(VLIW)結(jié)構(gòu)，單指令字長為32bit，8個指令組成一個指令包，總字長為256bit。芯片內(nèi)部設(shè)置了專門的指令分配模塊，可以將每個256bit的指令包同時分配到8個處理單元，并由8個單元同時運(yùn)行。
該型DSP的最高時鐘頻率為300MHz，考慮到本系統(tǒng)高頻電路的實(shí)際情況，設(shè)置時鐘頻率為250MHz，由于TMS320C6203B內(nèi)部采用8條指令并行處理技術(shù)，這樣使得DSP內(nèi)部指令周期達(dá)到2GHz，可以滿足ADS5422的采樣速度要求。此外，DSP內(nèi)部具有4Mbit的數(shù)據(jù)空間和3Mbit的程序空間，也滿足數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲的需要。

2 ADS5422型模數(shù)轉(zhuǎn)換器簡介
ADS5422的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，ADS5422的時鐘信號由CLK從外部引入，由于ADS5422的內(nèi)置時鐘電路，使得ADS5422對各種時鐘都兼容，包括正弦波或者方波、TTL電平或者CMOS電平、單端時鐘信號或者差分時鐘信號。外部模擬信號從IN和IN(-)引腳輸入，首先經(jīng)過一個高帶寬的線性跟隨器(T／H)單元，確保AD具有很高的無寄生動態(tài)響應(yīng)，經(jīng)過跟隨器后的信號到達(dá)14位的直通型AD，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，同時ADS5422內(nèi)部的梯度選擇單元以及模式選擇單元控制信號轉(zhuǎn)變的方式，數(shù)字信號經(jīng)過邏輯校驗(yàn)單元，到達(dá)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出寄存器輸出。

ADS5422的最高采樣頻率為62Msample／s，具有14位并行接口，最高信噪比為72dB?？梢圆捎貌罘只蛘邌味四M信號輸入方式，輸入電壓峰峰值從2V到4V可選。該芯片采用單5V電源供電，數(shù)字量輸出可以直接和5V或者3．3V的CMOS芯片連接，并且有單獨(dú)的滿量程標(biāo)志引腳和有效信號輸出引腳。

3 模擬信號輸入電路
ADS5422的最高采樣頻率達(dá)到62MHz，模擬信號輸入可以采取單端輸入方式或者差分輸入方式兩種。本系統(tǒng)采取差分輸入方式，可以盡量減少信號噪聲以及電磁的干擾，尤其是采用差分輸入方式可以將所有的偶次諧波通過正反兩個輸入信號基本上互相抵消。