如何选择为控制板选择一块ADC芯片?

对于ADC芯片,作为系统对外部的感知功能模块,需要满足控制系统不同的需求,需要首先考虑以下几点,

  1. 采样通道的路数,不同的系统采样的信号数量是不一样的,一般的采样芯片为单路、双路、四通道、八通道
  2. 采样速率,采样速率是衡量采样芯片最快多久对外部信息反应的速度,即单位时间内完成从模拟信号转换到数字信号的次数,实时控制的系统就需要特别快的采样速率
  3. 采样精度,采样精度是衡量采样芯片对外部信号感知精确程度的物理量,具体是指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量,简单来说就是单位数字量所代表的模拟量大小
  4. 输出的形式,不同的采样芯片采样完成后会采用不同的方式反馈CPU,主要有串行和并行两种

1 采样通道的路数

其实这个参数没什么说明的,需要采样多少路就用多少路的芯片,但需要考虑的点在于多通道的采样芯片的体积一般较大,设计较小的板子时需要注意。

2 采样速率

就DSP28335来举例,DSP28335的采样其实是集成在芯片的内部的,是一个12位的模数转换器,12位的精度处于一般水平,能够满足大多数测量的需求,时钟频率为25MHz,级联模式下最大采样率为12.5MHz,即80ns转换一次,同步采样模式下最大为8.33MHz,即160ns转换一次。

选择芯片的时候,以这个采样速率作为参照去选择采样芯片的采样率,我觉得是比较合理的,根据你的信号先用DSP试一试,如果不行就外扩一个采样速率更高的采样芯片。

3 采样精度

同样以DSP28335为例(这个芯片目前应用的是比较广泛的,具有一定的参照意义),DSP它片内AD为一个12位的AD,12位是个什么概念呢,假设信号的幅值为1,片内AD采样时会将这个1分为2^12=4096份,并将这些数据用一个12位的存储器存起来,供CPU调用。

量化误差伴随着采样精度的确定,比如12位的AD,其量化误差就是比1/4096=0.000244,比如一个数是1.000144,对于DSP而言,这个数采样回来就是1,后面那个0.000144由于小于最小的一份的采样大小,所以采不出来。

选择芯片的时候,以12位的采样精度来作为参照就比较的合理,一般而言电气领域对于精度的要求12位是足够满足的,但对于通信或者显示领域,采样精度要求可能要达到16位甚至更高,因需求而定。

4 输出的形式

这里提到的输出形式其实是比较针对片外AD的,因为片内AD直接就读取结果寄存器即可,片外AD的数据输出可能会存在两种,一种是串行输出,一种是并行输出。

                            

可以从图中看到输出的端口是DOUT、DIN、CS,这分别代表数字信号信号输出,AD控制器数字逻辑输入,片选信号,这是典型的串行输出的AD采样芯片。

另外一种是并行的,即将数据位通过8根、12根或者16根数据线直接与读取功能模块相连,能够快速的得到采样的数值。

两者的区别在于,串行输出的读取是根据时钟来顺序读取的,而并行输出是通过实时的数据位转换来读取的。

选择的时候,根据自己对转换速率的要求来选择是否需要并行输出,一般而言串行输出是够用的。

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