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基于AD9649的雷电流快脉冲信号采集模块设计

2014-4-14 23:11| 发布者: Saiu| 查看: 621| 评论: 0

摘要: 本文采用ADI 公司AD9649 芯片, 设计了AD 数据采集模块,应用于雷 电流快脉冲信号的采集,将自积分罗 氏线圈传感器输出的快脉冲模拟信 号转换为数字信号,并按照一定规 则输出信号,输出速度可达3MHz 到 20MHz。主要内容分为五部分,分别详 述了AD9649 的引脚功能、信号输入 前端电路、时钟输入电路、数据输出 设计和实验结论。

1 AD9649引脚功能描述

AD9649采用32引脚LFCSP 封装,AD9649引脚配置图可参见其数据手册,本文由于篇幅限制在此省略。根据设计需求,将涉及到的引脚功能描述如下:引脚1 2 CLK+ CLK-,可作时钟差分输入,亦可作单端输入。引脚22DCO数据时钟数字输出,与CLK 同频率,本文用作数据读取中断信号。引脚3031VIN+ VIN- 作模拟输入端。

2 信号输入前端电路设计

在满足信噪比(SNR) 的前提下,设计如下信号输入前端电路,如图1 所示。

 

图中R1 即为采样电阻,取值为1 欧姆。

AD9649有两个信号输入端,可作差分输入,也可作单端输入,下图是单端输入配置前端电路。其中,电阻R2=R3=33Ω,电容C2=22pF,构成RC 网络。

3 时钟输入电路设计

本文选择AD 芯片型号为AD9649-20,最高转换速度可达20MPS,能满足雷电流信号10MPS 转换速度的要求。本文对AD 数据采集单元的数据转换速率的要求是10MPS,则AD 数据采集单元的时钟输入信号CLK+ 要求是10MHz 的占空比为50% 的方波信号。利用S3C6410PWM定时器T0 资源,使其PWM 口产生占空比50% PWM0 信号,输送至AD 数据采集单元作为时钟输入信号CLK+

4 数据输出设计

在非SPI 模式下,DFS 输入端的电平决定转换数据的输出格式,本文DFS 连接+3.3V 高电平,数据以二进制补码形式输出。在每一个时钟信号CLK 的上升沿来临时,AD9649启动一次AD 转换;每一次转换完成后输出DCO 信号,其数据输出时序图,请参考文。

AD9649提供流水线延迟为8 个时钟周期的锁存数据。即在N 时刻转换完成的数据,要在N+8 时刻才输出。数据在DCO信号的上升沿有效,即在DCO 上升沿时,输出数据保持稳定不变;此时,可以操作MCU IO 设备读取AD9649的输出数据。

5 实验结论

AD 数据采集模块在MCU(S3C6410)的控制下, 实际测量罗氏线圈传感器的输出信号,进行MATLAB 曲线拟合得到雷电流曲线如图2 所示。因此,验证了本文设计的基于AD9649芯片的AD 采集模块在雷电流快脉冲信号测量中的可行性。

 

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