ADC -ийн одоогийн мэдрэмжийг хэрхэн яаж хийх вэ: 5 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

Энэхүү гарын авлагад бид ачааллын гүйдэл ба интерфэйсийг I2C-ээр дамжуулан MCU-тай харьцах боломжтой SLG46855V-д 8 битийн аналоги-тоон хөрвүүлэгчийг (ADC) хэрхэн хэрэгжүүлэх талаар тайлбарлах болно. Энэхүү загварыг амметр, гэмтэл илрүүлэх систем, түлш хэмжигч гэх мэт одоогийн мэдрэгч бүхий төрөл бүрийн програмуудад ашиглаж болно.

ADC -ийн өнөөгийн мэдрэмжийг бий болгохын тулд уг шийдлийг хэрхэн програмчилсан болохыг ойлгохын тулд шаардлагатай алхамуудыг доор тайлбарлав. Гэсэн хэдий ч хэрэв та програмчлалын үр дүнг авахыг хүсч байвал GreenPAK програмыг татаж аваад аль хэдийн дууссан GreenPAK дизайны файлыг үзнэ үү. GreenPAK Development Kit -ийг компьютерт холбоод ADC -ийн одоогийн мэдрэмжийг бий болгохын тулд програмыг дарна уу.

Алхам 1: ADC архитектур

ADC нь үндсэндээ аналог харьцуулагч ба тооноос аналог хөрвүүлэгч (DAC) -ээс бүрдэнэ. Харьцуулагч нь оролтын хүчдэл ба DAC гаралтын хүчдэлийг мэдэрч, дараа нь DAC оролтын кодыг нэмэгдүүлэх эсвэл бууруулах эсэхийг хянадаг бөгөөд ингэснээр DAC гаралт нь оролтын хүчдэлд ойртдог. Үүссэн DAC оролтын код нь ADC дижитал гаралтын код болдог.

Бид хэрэгжүүлэхдээ импульсийн өргөн модуляц (PWM) хяналттай резистор сүлжээг ашиглан DAC үүсгэдэг. Бид GreenPAK ашиглан дижитал удирдлагатай PWM гаралтыг хялбархан бүтээж чадна. Шүүлтүүрийн үед ХОУХ нь бидний аналог хүчдэл болж, улмаар үр дүнтэй DAC болж өгдөг. Энэхүү аргын нэг давуу тал нь резисторын утгыг тохируулснаар тэг код болон бүрэн масштабтай тэнцэх хүчдэлийг тохируулах нь хялбар байдаг. Жишээлбэл, хэрэглэгч 4.3 В-т харгалзах гүйдэлгүй (0 мкА) температур мэдрэгчээс тэг кодыг уншихыг хүсдэг бөгөөд 3.9 В-т харгалзах 1000 мкА хэмжээтэй бүрэн хэмжээний кодыг уншихыг хүсдэг (Хүснэгт 1). Үүнийг эсэргүүцлийн хэд хэдэн утгыг тохируулснаар хялбархан хэрэгжүүлдэг. ADC хүрээ нь мэдрэгчийн сонирхлын хүрээтэй тохирч чадсанаар бид ADC -ийн нарийвчлалыг хамгийн их ашигладаг.

Энэхүү архитектурын дизайны анхаарах зүйл бол ХБХ -ны дотоод давтамж нь хяналтын давталтын дутуу дулимаг байдлаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд ADC -ийн шинэчлэлтийн хурдаас хамаагүй хурдан байх ёстой. Наад зах нь энэ нь ADC өгөгдлийн тоолуурын цагийг 256 -д хуваахаас урт байх ёстой. Энэхүү загварт ADC -ийн шинэчлэх хугацааг 1.3312 ms болгож тохируулсан болно.

Алхам 2: Дотоод хэлхээ

Уян хатан ADC нь Dialog Semiconductor AN-1177 дээр үзүүлсэн загвар дээр суурилсан болно. SLG46855 нь 25 МГц цагтай тул ADC тоолуурыг ажиллуулахын тулд цагийн хурдыг 1 МГц -ээс 12.5 МГц болгож нэмэгдүүлсэн. Энэ нь илүү нарийвчлалтай дээжийн нарийвчлалыг шинэчлэх боломжийг олгодог. ADC өгөгдлийн цагны LUT цагийг өөрчилдөг тул ХОУХД -ийн DFF бага үед 12.5 МГц -ийн дохиог дамжуулдаг.

Алхам 3: Гадаад хэлхээ

ХОУХ -ийг аналог хүчдэл болгон хөрвүүлэхийн тулд гадаад эсэргүүцэл ба конденсаторын сүлжээг Зураг 1 -ийн хэлхээний схемд үзүүлсний дагуу ашиглана. Энэхүү уян хатан байдалд хүрэхийн тулд бид R1 ба R2 резисторуудыг VDD ба газардуулгатай зэрэгцээ нэмнэ. Резистор хуваагч нь VBAT -ийг хүчдэлийн хязгаарын доод хэсэгт хуваадаг. Хүлээгдэж буй хамгийн бага VBAT -ийн хуваах харьцааг 1 тэгшитгэл ашиглан шийдэж болно.

Алхам 4: I2C зааврыг уншина уу

Хүснэгт 1 нь CNT0 -д хадгалагдсан өгөгдлийг буцааж унших I2C командын бүтцийг тайлбарласан болно. I2C командууд нь эхлэх бит, хяналтын байт, үгийн хаяг, унших бит, зогсоох бит шаарддаг.

CNT0 тоолсон утгыг буцааж унших I2C командын жишээг доор бичсэн болно.

[0x10 0xA5] [0x11 R]

Буцааж уншсан тоолсон утга нь ADC кодын утга байх болно. Жишээлбэл, Arduino кодыг Dialog вэбсайт дээрх энэхүү програмын тэмдэглэлийн ZIP файлд оруулсан болно.

Алхам 5: Үр дүн

ADC -ийн одоогийн мэдрэх дизайны нарийвчлалыг шалгахын тулд өгөгдсөн ачааллын гүйдэл ба VDD -ийн хэмжсэн утгыг онолын утгатай харьцуулсан болно. ADC -ийн онолын утгыг 2 -р тэгшитгэлээр тооцоолсон.

ADC утгатай хамааралтай ILOAD -ийг 3 -р тэгшитгэлээр олно.

Дараах үр дүнгийн хувьд би 3 -р хүснэгтэд үзүүлсэн эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн утгыг ашигласан.

ADC -ийн утгыг ILOAD -аас хөрвүүлэх нарийвчлалыг 3 -р тэгшитгэлийг ашиглан Хүснэгт 2 -ийн хэмжсэн утгууд болон ADC -ийн утгыг 1 болгож тохируулснаар 3.9 В -ийн VBAT -ийн нарийвчлал нь 4.96 мкА/див.

ADC -ийн одоогийн мэдрэх хэлхээг хамгийн их гүйдэл нь 1100 мкА, 381 Ω мэдрэгчтэй эсэргүүцэл бүхий 3.6 В -ийн хамгийн бага VDD түвшинд оновчтой болгохын тулд тэгшитгэл 1 -ийг үндэслэн хуваах хамгийн тохиромжтой коэффициент 0.884 байх болно. 2, бодит хуваагч нь хуваагчийн коэффициент 0.876 байна. Энэ нь арай бага байгаа тул энэ нь арай том ачааллын гүйдлийн мужийг зөвшөөрөх тул ADC -ийн утга нь бүрэн хязгаарт ойрхон боловч халихгүй болно. Бодит хуваагчийн утгыг 4 -р тэгшитгэлээр тооцоолно.

Дээрх (Зураг 2-6, Хүснэгт 4-6) нь гурван хүчдэлийн түвшинд 4.3 V, 3.9 V, 3.6 V. гэсэн хэлхээний хэмжилтийг тус бүрээр хэмжсэн ба онолын ADC утгуудын ялгааг харуулсан графикийг харуулдаг. Онолын утгуудыг хамгийн ойр бүхэл тоо болгон бөөрөнхийлөнө. Гурван хүчдэлийн түвшний ялгааг харьцуулах хураангуй график байдаг. Үүний дараа ADC -ийн онолын утга ба өөр өөр хүчдэлийн ачааллын гүйдлийн хоорондын хамаарлыг харуулсан график байна.

Дүгнэлт

Төхөөрөмжийг 3.6 V, 3.9 V ба 4.3 V. гэсэн гурван хүчдэлийн түвшинд туршсан бөгөөд эдгээр хүчдэлийн хүрээ нь бүрэн хэмжээний лити -ион батерейг нэрлэсэн хэмжээнд нь цэнэглэдэг. Гурван хүчдэлийн түвшингээс харахад төхөөрөмж нь ихэвчлэн сонгосон гадаад хэлхээний хувьд 3.9 В -ийн нарийвчлалтай байдаг. Хэмжсэн ба онолын ADC утгуудын хоорондох ялгаа нь 700 - 1000 мкА -ийн ачааллын гүйдэлд зөвхөн аравтын бутархай утгатай байв. Өгөгдсөн хүчдэлийн хязгаарт ADC -ийн хэмжигдэхүүн нь хамгийн муу тохиолдолд нэрлэсэн нөхцлөөс 3 аравтын бутархай байсан. VDD -ийн янз бүрийн хүчдэлийн түвшинг оновчтой болгохын тулд резистор хуваагчийн нэмэлт тохиргоог хийж болно.