如何選擇爲控制板選擇一塊ADC芯片?

對於ADC芯片,作爲系統對外部的感知功能模塊,需要滿足控制系統不同的需求,需要首先考慮以下幾點,

  1. 採樣通道的路數,不同的系統採樣的信號數量是不一樣的,一般的採樣芯片爲單路、雙路、四通道、八通道
  2. 採樣速率,採樣速率是衡量採樣芯片最快多久對外部信息反應的速度,即單位時間內完成從模擬信號轉換到數字信號的次數,實時控制的系統就需要特別快的採樣速率
  3. 採樣精度,採樣精度是衡量採樣芯片對外部信號感知精確程度的物理量,具體是指數字量變化一個最小量時模擬信號的變化量,簡單來說就是單位數字量所代表的模擬量大小
  4. 輸出的形式,不同的採樣芯片採樣完成後會採用不同的方式反饋CPU,主要有串行和並行兩種

1 採樣通道的路數

其實這個參數沒什麼說明的,需要採樣多少路就用多少路的芯片,但需要考慮的點在於多通道的採樣芯片的體積一般較大,設計較小的板子時需要注意。

2 採樣速率

就DSP28335來舉例,DSP28335的採樣其實是集成在芯片的內部的,是一個12位的模數轉換器,12位的精度處於一般水平,能夠滿足大多數測量的需求,時鐘頻率爲25MHz,級聯模式下最大採樣率爲12.5MHz,即80ns轉換一次,同步採樣模式下最大爲8.33MHz,即160ns轉換一次。

選擇芯片的時候,以這個採樣速率作爲參照去選擇採樣芯片的採樣率,我覺得是比較合理的,根據你的信號先用DSP試一試,如果不行就外擴一個採樣速率更高的採樣芯片。

3 採樣精度

同樣以DSP28335爲例(這個芯片目前應用的是比較廣泛的,具有一定的參照意義),DSP它片內AD爲一個12位的AD,12位是個什麼概念呢,假設信號的幅值爲1,片內AD採樣時會將這個1分爲2^12=4096份,並將這些數據用一個12位的存儲器存起來,供CPU調用。

量化誤差伴隨着採樣精度的確定,比如12位的AD,其量化誤差就是比1/4096=0.000244,比如一個數是1.000144,對於DSP而言,這個數採樣回來就是1,後面那個0.000144由於小於最小的一份的採樣大小,所以採不出來。

選擇芯片的時候,以12位的採樣精度來作爲參照就比較的合理,一般而言電氣領域對於精度的要求12位是足夠滿足的,但對於通信或者顯示領域,採樣精度要求可能要達到16位甚至更高,因需求而定。

4 輸出的形式

這裏提到的輸出形式其實是比較針對片外AD的,因爲片內AD直接就讀取結果寄存器即可,片外AD的數據輸出可能會存在兩種,一種是串行輸出,一種是並行輸出。

                            

可以從圖中看到輸出的端口是DOUT、DIN、CS,這分別代表數字信號信號輸出,AD控制器數字邏輯輸入,片選信號,這是典型的串行輸出的AD採樣芯片。

另外一種是並行的,即將數據位通過8根、12根或者16根數據線直接與讀取功能模塊相連,能夠快速的得到採樣的數值。

兩者的區別在於,串行輸出的讀取是根據時鐘來順序讀取的,而並行輸出是通過實時的數據位轉換來讀取的。

選擇的時候,根據自己對轉換速率的要求來選擇是否需要並行輸出,一般而言串行輸出是夠用的。

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