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摘要：磁場測量通常需要很高的精度。把內(nèi)置微控制器的高速高精度16位a/d轉(zhuǎn)換器ad676應用在測磁設備中，很好地滿足了磁場測量的精度要求。 1 ad676的結構特點 在對艦船磁場的測量過程中，由于艦船的運動姿態(tài)不斷變化，使艦船磁場投影到各分量的強度也不斷變化。為實現(xiàn)對艦船磁場的動態(tài)測量，因此，磁場測量必須快速而準確。選用87c51單片機擴展內(nèi)置微控制器的高速16位a/d轉(zhuǎn)換器ad676能很好地滿足這一要求。 ad676的內(nèi)部結構如圖1所示。由兩個單片部分組成，即數(shù)字控制單片和模擬adc單片。數(shù)字控制單片是用dxpcmos工藝制造，而模擬adc單片是用bimosⅱ工藝制造的。該器件是使用逐次逼近技術來實現(xiàn)ａ/ｄ轉(zhuǎn)換的，但內(nèi)部沒有傳統(tǒng)的電阻梯網(wǎng)絡，取而代之的是電容陣列。ad676是采用帶二進制權值的電容器將輸入的采樣信號進行分配以實現(xiàn)模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換的。采用電容陣列帶來了三方面的好處： (1)．達到了100ksps的高速轉(zhuǎn)換率(總的轉(zhuǎn)換時間為10μs)； (2)．消除了傳統(tǒng)的電阻網(wǎng)絡因電阻值隨溫度變化所引起的誤差； (3)．在不需增加外部電路的情況下
jtag口，對于批量小、品種多的模板開發(fā)極為有利。而用vhdl設計的程序，借助eda工具可以行為仿真、功能仿真和時序仿真，最后通過綜合工具產(chǎn)生網(wǎng)表，下載到目標器件，從而生成硬件電路。1 系統(tǒng)設計原理及框圖 以altera公司7000s系列cpld產(chǎn)品之一epm7128s-10為控制核心，控制模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，最多可完成32路模擬數(shù)據(jù)的16位高速同步a/d轉(zhuǎn)換。 圖1為與a/d轉(zhuǎn)換電路相關的系統(tǒng)外圍電路框圖。外部32路模擬輸入通過調(diào)理電路后，cpld控制多路切換器選通某一路信號送入a/d轉(zhuǎn)換器（ad676）進行a/d轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結果經(jīng)過數(shù)據(jù)緩沖在合適的時候通過總線被讀入處理器。一般的設計思路如下：①主處理器直接控制a/d轉(zhuǎn)換電路，完成模擬輸入信號的采集保持、a/d轉(zhuǎn)換器的控制、通道的切換、數(shù)據(jù)的讀取以及控制注入信號完成模擬通道的自檢等。這種解決方案占用主處理器大量的i/o資源和處理時間，在高速采集與大計算量的時實系統(tǒng)中是不可取的：一方面因為處理器的i/o資源極其有限，同時又要求大量的匯編軟件配合，不利于設計的移植；另一方面由于頻繁地執(zhí)行i/o操作完成相對定時關系，來實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集，不利于系統(tǒng)調(diào)度
發(fā)射換能器為2khz～14khz），根據(jù)nypuist定律，adc的采樣頻率最少是28khz。為保證對采集波形的頻域分析，本系統(tǒng)使用最高采樣頻率為100khz的adc。當偶極模式工作時，聲波的頻率上限只有4khz左右，可采用較低的采集速率。利用外部時鐘進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的adc可通過控制采集時鐘的頻率來控制采集速率。由于要進行如聲速衰減等的計算，對數(shù)據(jù)的采集精度和動態(tài)范圍要求較高，采用16位adc和1000倍程控前置位大器，使系統(tǒng)具有150db以上的動態(tài)范圍，可以滿足設計要求。adc采用adi公司的ad676td，它具有片內(nèi)采樣保持功能，輸入量程由參考電壓決定，最大為±10v。ad676采用電容陣列和電荷重新分配的技術取代傳統(tǒng)的對薄膜電阻陣列進行激光修整方法，消除了由溫度變化導致電阻值不匹配帶來的線性誤差；用片內(nèi)微處理器和刻度dac測量并補償電容失配誤差，利用刻度電容失配誤差修正采集結果，使測量精度達到了較高水平。 采集通道控制器有多種方案實現(xiàn)。傳統(tǒng)的中小規(guī)模數(shù)字電路功耗大、體積大，而且走線太多，給印刷板的布線帶來困難，不是一種好方案。由于是多通道并行高速采集，且數(shù)據(jù)間隔的精度直接影響到對數(shù)據(jù)
高精度信號放大調(diào)理器，它具有抗干擾能力強、工作溫度范圍大、對信號放大進行優(yōu)化等特性。下面是它用于調(diào)理和放大非線性信號的典型電路（圖2）。 圖2. 調(diào)理和放大非線性信號的典型電路 2、調(diào)整max1452把hpx給出的模擬信號放大100倍，這樣信號就變成6±2v完全可以經(jīng)行a/d轉(zhuǎn)換了。根據(jù)測量要求，測量范圍0 -5km，分辨率為1m，通過計算可以知道此處的a/d轉(zhuǎn)換器需要16位的。另外考慮到高空經(jīng)常會使儀器在零度以下工作，應選擇工作溫度范圍較大的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，對轉(zhuǎn)換速度沒有特別要求。ad676可以滿足以上要求。 四、壓-高轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)處理方法 1、壓-高轉(zhuǎn)換的物理原理和工程應用 通常都知道地球大氣層中空氣的單位面積力就是大氣壓力它一成不變地隨著離開地面距離的增加而減少海平面以上高度與空氣壓力的關系按下列等式確定: 式中：p是自由氣流靜壓；g是重力加速；wm是空氣的分子重量；r是通用的氣體常數(shù)；t是絕對溫度；z是海平面以上的幾何高度 上式給出了地球上大氣壓力和幾何高度的數(shù)學換算關系，但是在實際的工程應用中并不能精確實時的得到上述關系中的輸入?yún)?shù)量，如
的控制方法和原理與時鐘芯片完全類似，以此方法可以搭建一個通用性強、性能穩(wěn)定的硬件平臺，再通過各種具體的保護應用軟件，從而實現(xiàn)各種具體功能的微機保護裝置。 2 裝置的硬件設計 2.1 微機保護裝置總體結構 微機保護裝置總體結構如圖1所示，主要由數(shù)據(jù)處理單元(dsp)、數(shù)據(jù)采集單元(a／d轉(zhuǎn)換器)、機接口單元(mmi模塊)以及開入開出單元等組成。其中，dsp選用ti公司的tms320vc33，cpld采用altera公司的epm3256a，a／d轉(zhuǎn)換器采用analogdevice公司的ad676，時鐘芯片采用dallas公司的ds12cr887。 2.2 dsl2cr887與tms320vc33的硬件接口 時鐘芯片的接口原理圖如圖2所示，為使系統(tǒng)硬件結構簡單，軟件易于實現(xiàn)，由cpld產(chǎn)生時鐘芯片所需的時序信號，以控制時鐘芯片的讀寫。dsp數(shù)據(jù)總線直接引人ds12cr887地址數(shù)據(jù)總線，部分地址總線及控制線page3、時鐘輸出h1等經(jīng)cpld輸出到ds12cr887所需的控制線引腳。 3 ds12cr887的特性和功能 3.1 性能特點 ds12cr
ad676.html">ad676幾個很棘手的問題(附圖及程序）。用過ad676.html">ad676的大大請進，有幾個很棘手的問題。如圖：51控制ad676，7404晶振1.8m1把7474接成2分頻（datasheet的參考圖）。multisim，仿真，波形符合預期。按圖接電路，共連了兩個。不加ad676，在1端分別施加0v和5v，工作正常。加ad676后，busy為高，但clk無輸出。懷疑是驅(qū)動問題，經(jīng)過2個非門，現(xiàn)象依舊?；蛘弑仨毎裝usy的電平對7474沒有用？沒道理啊最后沒辦法，用51的一條管腳給clk，但是很奇怪。不知道什么原因。2一直沒法正常采樣，最后在sample輸出加非門，讓上電復位后sample為低（51默認高輸出），同時在smple，busy并接104電容，能正常工作。我在ad676板和控制板之間使用40pin排線連接，是不是線太長了。3關于誤差。使用51給clk脈沖，測試系統(tǒng)誤差。輸入前接低通，ad426 16路模擬開關。ad676.html">ad676經(jīng)過自校準，但誤差始終為50mv左右?；鶞试凑{(diào)整至10.000v，觀察使采樣值溢出的輸入電壓，大約為10.050v
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