PSoC3内的Δ-Σ ADC模块和DAC模块

只看该作者 · 2015-9-17 21:00

PSoC3内的Δ-Σ ADC模块和DAC模块，这两个模块和前一章所介绍的模拟前端一起构成一个高可靠的、强大功能的模数和数模混合系统，这两个模块也是PSoC3中最重要的两个功能部件。

只看该作者 · 2015-9-17 21:02

PSoC3包含一个Δ-Σ ADC。这个ADC提供了差分输入，高分辨率和良好的线性度，该ADC可用于声音信号处理和测量方面的应用

只看该作者 · 2015-9-17 21:05

下面给出了不同ADC分辨率下的采样速度和SNR值。

比特位 sps    SNR（dB）
20          180       110
16          48k       90
12          192k    70

只看该作者 · 2015-9-17 21:06

△-∑的内部功能原理

只看该作者 · 2015-9-17 21:06

ADC△-∑原理结构

只看该作者 · 2015-9-17 21:07

从前面的图可以看出，输入缓冲区（Input Buffer）连接到内部和外部总线输入复用开关上。来自输入复用开关上的信号直接或者通过缓冲区传递到Δ-Σ调制器。 Δ-Σ执行真正的模拟-数字的转换。调制器过采样输入，产生串行的比特流输出。高速数据流对大多数应用是没有意义的，所以在后级加入抽取器。
抽取器将高速的串行数据流转换成并行的ADC结果。抽取器控制分辨率和采样率；输出是最后四个采样的函数。当输入多路复用开关被切换，输出的前三个采样就不是有效的，直到开关切换后的第四个采样才是有效的。

只看该作者 · 2015-9-17 21:10

在PSoC中的ADC模块的具体结构包括：
输入放大器；提供高输入阻抗和用户可选择的增益。 3阶Δ-Σ调制器
抽取器抽取器包含一个4阶的CIC抽取滤波器和后端处理单元。
后端处理单元执行可选的增益，偏置和采样滤波器功
能。

只看该作者 · 2015-9-17 21:10

设置者可以配置ADC，使其工作在下面的四种模式之一：
单采样；
快速滤波器；
连续/快速平均。
通过往控制寄存器写启动位或者发送开始转换信号（Start Of Conversion，SOC），来启动ADC转换器
当转换结束后，设置一个状态位，并且转换结束信号（End of Conversion, EOC）为高电平，这个信号一直保持到CPU或DMA读取转换值为止。

只看该作者 · 2015-9-17 21:11

单采样
在触发器作用下，执行单次采样。在这种模式下，ADC在待机模式下等待SOC信号有效。当SOC有效，
ADC执行一次采样转换，并捕获结果。为了检测EOC，系统可以轮询一个控制寄存器或者配置外部的EOC信号
来产生一个中断或者调用DMA请求。
当传输完成后，ADC进入待机状态。直到下一个SOC事件。

只看该作者 · 2015-9-17 21:12

连续采样
在连续模式下，通道复位，然后连续运行直到停止。当输入信号不需要切换，并且需要多个采样值时，就可以采用这种模式。

只看该作者 · 2015-9-17 21:15

快速滤波器
快速滤波器模式连续的捕获数据，在每个采样间，通道复位。一个采样结束，另一个采样立即开始，使用轮
询，中断或DMA来传输结果。当输入在多个通道间进行切换，并且在每个采样间需要一个滤波器进行复位时，就
可以采用这种模式。

只看该作者 · 2015-9-17 21:15

快速FIR（平均）
这种模式和快速滤波器类似，但在两个转换间不复位调制器。当要求抽取率因子大于128时，可以使用。这种模式使用后续的处理器sinc1滤波器执行额外的抽取，以得到大于16位的分辨率。

只看该作者 · 2015-9-17 21:17

SOC信号用于启动ADC。一个数字时钟或者UDB的输出能用于驱动这个输入信号。此外，采样周期必须大
于转换周期。在系统中，如果需要ADC和其他硬件同步，则需要使用SOC信号。这个信号是可选的，如果
ADC运行在连续模式下，则不需要这个信号。
当每次转换完后，EOC信号为高。这个信号可用于触发一个中断或者DMA请求。

只看该作者 · 2015-9-17 21:22

Δ-Σ ADC的分辨率限制在8-20位。分辨率越高，采样率越低。当修改分辨率时，时钟会相应的改变来保证一
个合理的采样率。 Δ-Σ ADC有固有的不稳定性，导致其在操作范围的上限和下限会产生非线性。为了避免产生这种现象，输入在调制器的前端被衰减10%。后端处理器使用1.11倍的增益来补偿这种衰减。最终的结果比要求的范围扩大了10%。比如：
如果选择输入范围±1.024V，实际的输入范围是±1.126V。有用的输入保持在±1.024V，但是除非输入超过±1.126V ，否则ADC不会饱和。

PSoC3内的Δ-Σ ADC模块和DAC模块

涓涓之细流

以坛为家

技术奇才奖章