基于AD7266的多路2Ms／s同步采樣A／D模塊的設(shè)計(jì)

最大轉(zhuǎn)換時(shí)間TCONVERT為14×TSCLK，在電源5V、時(shí)鐘32MHz條件下轉(zhuǎn)換時(shí)間為437．5ns。精確控制CS*與SCLK的時(shí)序，從串行數(shù)字接口獲得轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，時(shí)序見(jiàn)圖4。

設(shè)計(jì)中用一根輸出線讀取兩個(gè)ADC數(shù)據(jù)。共需32個(gè)時(shí)鐘脈沖：其中A通道2個(gè)零標(biāo)記頭、12位數(shù)據(jù)、2個(gè)零尾標(biāo)記(計(jì)16位)；B通道2個(gè)零標(biāo)記頭、數(shù)據(jù)12位、2個(gè)零尾標(biāo)記(計(jì)16位)。一根輸出線讀取兩個(gè)ADC數(shù)據(jù)時(shí)序的見(jiàn)圖5。

3．3 數(shù)據(jù)接口設(shè)計(jì)
串行數(shù)據(jù)在時(shí)序控制下輸出轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)送存儲(chǔ)器緩存，數(shù)據(jù)接口為兼容的高速串行接口SPI／QSPI／MICROWIRE／DSP或由CPLD構(gòu)成的接口。如圖2所示，本設(shè)計(jì)中采用CPLD實(shí)現(xiàn)接口的設(shè)計(jì)。串行數(shù)據(jù)經(jīng)串行／并行轉(zhuǎn)換后輸出到FIFO進(jìn)行緩存。
模塊的接口為PCI總線，由接口橋電路PCI9052實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)可用中斷或查詢(xún)方式進(jìn)行單組或批傳送。PCI9052采用非復(fù)用、單周期讀／寫(xiě)模式。
3．4 抗干擾設(shè)計(jì)
為減少高頻干擾，在制作電路板時(shí)應(yīng)盡量采用多層板，在中間加上地線層和電源層。另外，由于采樣時(shí)鐘的相位抖動(dòng)會(huì)對(duì)AD產(chǎn)生相當(dāng)于模擬輸入正弦波所產(chǎn)生的影響，而時(shí)鐘輸入對(duì)AD7266來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一個(gè)模擬輸入，因此應(yīng)當(dāng)盡量選擇低抖動(dòng)晶體振蕩器。采用高頻時(shí)鐘經(jīng)分頻后獲得需要的時(shí)鐘信號(hào)效果較好，并將時(shí)鐘電路與系統(tǒng)模擬電路、數(shù)字電路相隔離，以防止其產(chǎn)生噪聲。數(shù)字端電源、模擬端電源、數(shù)字端電源地和模擬端電源地增加電容網(wǎng)絡(luò)，該電容網(wǎng)的作用有三個(gè)：其一是與內(nèi)部參考放大器一起在大頻率范圍下提供一個(gè)低阻抗源以驅(qū)動(dòng)A／D內(nèi)部電路；其二是提供運(yùn)放動(dòng)態(tài)需要的補(bǔ)償；其三是限制由參考電源產(chǎn)生的噪聲干擾。
采用直流耦合差分輸入的電路。在這種模式下，直流輸入將上升到相對(duì)參考電壓對(duì)稱(chēng)擺動(dòng)的點(diǎn)上。電路把兩個(gè)放大器配置為一個(gè)對(duì)稱(chēng)單元以形成差分放大器。放大器的差分驅(qū)動(dòng)電路可以把一個(gè)以地為參考電壓的單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)以AD的VREF管腳電壓為中心的二倍的差分信號(hào)。單端輸入信號(hào)接到不同放大器的兩個(gè)相反的輸入端上可以驅(qū)動(dòng)差分放大器，放大器可選用雙通道放大器AD8056。通常為保護(hù)AD7266不受過(guò)電壓的影響，應(yīng)當(dāng)在放大器的輸出端和AD的輸入之間加一個(gè)接地二極管。如果放大器和AD7266用同樣的正電源，AD就不會(huì)受到過(guò)電壓的影響。這種電路應(yīng)當(dāng)是最佳選擇，為信號(hào)穩(wěn)定變換提供保障。

4 結(jié)束語(yǔ)
本設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)A／D采集模塊的特點(diǎn)，整個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)，并且適用于各種工業(yè)控制場(chǎng)合。設(shè)計(jì)上此模塊可實(shí)現(xiàn)四路一組的高速同步采樣及多組2Msps的采樣吞吐量。應(yīng)用DSP高速處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以很容易地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)諧波分析功能，且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和所能達(dá)到的精確度均優(yōu)于傳統(tǒng)的以微控制器為核心所構(gòu)成的系統(tǒng)。