ADC和DAC模块

《ADC和DAC模块》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第14章ADC和DAC模块何宾2011.12本章内容本章主要是介绍PSoC3内的Δ-ΣADC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。通过本章内容的学习，不仅能了解和掌握ADC和DAC模块的工作原理，还能掌握使用PSoC3实现一个模数和数模混合系统的方法。Δ-ΣADC模块PSoC3包含一个Δ-ΣADC。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。下表给出了不同ADC分辨率

2、下的采样速度和SNR值。比特位spsSNR（dB）201801101648k9012192k70Δ-ΣADC模块图△-∑的内部功能原理Δ-ΣADC模块图ADC△-∑原理结构Δ-ΣADC模块从前面的图可以看出，输入缓冲区（InputBuffer）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

3、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。Δ-ΣADC模块在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。Δ-ΣADC模块--操作模式设置者可以配置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（StartO

4、fConversion，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（EndofConversion,EOC）为高电平，这个信号一直保持到CPU或DMA读取转换值为止。Δ-ΣADC模块--操作模式1．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。Δ-ΣA

5、DC模块--操作模式2．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。Δ-ΣADC模块--操作模式3．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。Δ-ΣADC模块--操作模式4．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

6、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。Δ-ΣADC模块--操作模式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。Δ-ΣADC模块--操作模式Δ-ΣADC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

7、钟会相应的改变来保证一个合理的采样率。Δ-ΣADC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。Δ-ΣADC模块--操作模式从ADC的数字数出也会超过范围10%，如果ADC配置为10位操作，通常一个10位的差分的ADC输出范围-5

8、12到511，对应-1.024到+1.022。由于这个额外的10%的范围，数字输出直到计数±563前不会饱和（而不是-512到511）。Δ-ΣADC模块--操作模式除非分辨率设为8位或16位时，一般不需要关心的问题。当分辨率设置为8位时，必须要注意不能使计数值从