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【MSP430i2xx教程第三讲】24-BitΣ-Δ ADC & FlashCtl-Flash存储控制器

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楼主: xlhtracy
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楼主
以前在学校用过430系列的单片机,确实是挺不错的单片机呢,记得那时候还没有i系列吧。正好最近做项目查资料看到这个了,我就来说两句好了。曾经做项目用过TI的ADS131,也是Sigama Deta的24位AD,最近比较忙,没时间学这个新单片机了。i系列居然可以库函数操作了,点个赞
我来的讲一讲ΣΔ的原理吧,因为当时用这个的时候也挺困惑的,和普通AD不一样,多了很多新的词汇。调制器啊,抽取滤波器什么的。也便于大家理解Σ-ΔADC原理吧,用起来也更明白一点。大部分是出于自己的理解,小部分解释起来太裹人,就copy的啦,大家参考着看一看吧。
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Sigma-Delta ADC的基本工作原理:
ADC先对信号进行过采样,再然后用负反馈网络对量化的噪声进行低频衰减,对高频噪声进行放大,从而把大部分噪声功率整形到信号频带之外,最后用数字滤波器滤除带外噪声,达到提高精度的目的。
这样说来其实也很难理解,接下来还得讲一讲其他的一些基本概念。

基本流程:
输入模拟信号——>抗混叠低通滤波器——>Σ-Δ调制器——>数字低通滤波器(数字抽取滤波器)——>输出数字信号

抗混叠滤波器:
作用是抑制输入信号中超过奈克斯特频率的高频噪声,避免输出信号被混叠进来的高频信号干扰。

过采样:
MCU要想处理模拟信号,ADC必须要将输入的模拟信号转换为数字信号,而要想转换为数字信号,就必须要经过量化和编码,由于数字信号是离散的,所以必定会引入误差,量化误差也称作量化噪声。我们知道,要想使量化噪声的功率密度越小,也就是高的信噪比,我们要么提高采样频率f,要么增加分辨位数n。而当提高采样频率时,就相当于提高了AD的分辨率,Σ-Δ ADC就是通过提高采样频率的方法来增强信噪比,称为过采样法。这样就解释了什么是过采样。

Σ-Δ调制器(作用是噪声整形)
如果在过采样的同时还能够对量化噪声的分布做出改变,使其与所采信号所在的频带分离开来,那么通过频域铝箔就能够有效出去量化噪声,进一步提高信噪比,进一步的提高采样精度,这种方式称为噪声整形,在Σ-Δ ADC中,噪声整形是通过Σ-Δ调制来实现的。
简单来说,调制器对输入有低通作用,对量化噪声具有高通作用,将量化噪声集中到了输出的高频带内,改变了噪声的频域分布,也就实现了噪声整形。所以说调制器是Σ-Δ ADC的关键。
对于整形之后的输出,( 0--fs/2)内的低频带内是有用的信号,高频部分(fs/2—Kfs/2)是量化噪声,通过数字低通滤波器,可以有效滤除量化噪声,从而提高信噪比。(fs是采样频率)


数字低通滤波器(数字抽取滤波器):
一般地,为了便于传输和存储,在无混叠情况下能够还原原始信号,会对滤波之后的输出信号从过采样频率Kfs降低到奈奎斯特频率fs。这里的数字低通滤波器采用的是数字抽取滤波器,这种滤波器通过对输入的每M个数据抽取一个的重采样方法,使输出速率低于原来的过采样速率,选择合适的M,就可以得到高信噪比又满足频率条件的输出信号。在相同的过采样速率Kfs条件下,M越大,滤波半径(Kfs/(2M))越小,噪声滤除越明显,信噪比就越高。

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沙发
daniellee1226| | 2015-4-17 16:53 | 显示全部楼层
这是官方的示例程序。。。。。。。

官方例程.zip

817.04 KB

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板凳
daniellee1226| | 2015-4-19 13:38 | 显示全部楼层
gaoyang9992006 发表于 2015-4-17 20:41
这个系列去年年底才出现在TI官网,当时还没有提供手册,我很好奇,现在TI开始供货了,也出了库函数,所 ...

最近做项目,申请要用的运放的同时也申请了几片i系列的430。回来用用看,指不定哪天就需要用到了,毕竟430用起来挺顺手的,应该比mcu加一个外围AD要方便得多。
应用的话库函数确实方便得多,学习的话还是建议寄存器,毕竟当初是学430入门的。
推广的话,我倒是挺看好的,毕竟当初学校实验室用ti的片子多,现在工作了总是习惯ti的,ARM用TM4C,低功耗用430,运放也是,我也是醉了,当初不理解ti为什么可以辣么容易就申请芯片了,不亏么?现在终于懂了,都习惯ti的datasheet风格了。不过东西确实也是挺不错的。。。。

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