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(hào)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(shuō)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(hào)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(hào)分析、處理的對(duì)象是模擬量，例如語(yǔ)音信號(hào)、各種傳感器輸出的模擬信號(hào)。這些信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、濾波及A／D轉(zhuǎn)換后，從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再由DSP芯片對(duì)這些數(shù)字信號(hào)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(hào)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(shuō)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(jiǎn)介
TMS320C6203B片內(nèi)有8個(gè)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(zhǎng)指令字(VLIW)結(jié)構(gòu)，單指令字長(zhǎng)為32bit，8個(gè)指令組成一個(gè)指令包，總字長(zhǎng)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(gè)256bit的指令包同時(shí)分配到8個(gè)處理單元，并由8個(gè)單元同時(shí)運(yùn)行。
該型DSP的最高時(shí)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(shí)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(chǔ)的需要。

2 ADS5422型模數(shù)轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介
ADS5422的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，ADS5422的時(shí)鐘信號(hào)由CLK從外部引入，由于ADS5422的內(nèi)置時(shí)鐘電路，使得ADS5422對(duì)各種時(shí)鐘都兼容，包括正弦波或者方波、TTL電平或者CMOS電平、單端時(shí)鐘信號(hào)或者差分時(shí)鐘信號(hào)。外部模擬信號(hào)從IN和IN(-)引腳輸入，首先經(jīng)過(guò)一個(gè)高帶寬的線性跟隨器(T／H)單元，確保AD具有很高的無(wú)寄生動(dòng)態(tài)響應(yīng)，經(jīng)過(guò)跟隨器后的信號(hào)到達(dá)14位的直通型AD，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，同時(shí)ADS5422內(nèi)部的梯度選擇單元以及模式選擇單元控制信號(hào)轉(zhuǎn)變的方式，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)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(hào)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(hào)輸出引腳。

3 模擬信號(hào)輸入電路
ADS5422的最高采樣頻率達(dá)到62MHz，模擬信號(hào)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(hào)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(guò)正反兩個(gè)輸入信號(hào)基本上互相抵消。