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腳之間連接tec,能夠提供±3a雙極性輸出。雙極性工作能夠?qū)崿F(xiàn)無“死區(qū)”溫度控制,以及避免了輕載電流時的非線性問題。該方案通過少許加熱或制冷可避免控制系統(tǒng)在調(diào)整點非常接近環(huán)境工作點時的振蕩。max1968采用薄型28引腳tssop-ep封裝,工作于-40℃到+85℃的溫度范圍。 圖2所示為激光溫度控制器的tec驅(qū)動電路原理圖。熱敏電阻rt上的電壓信號代表溫度的變化,該信號經(jīng)過運放u5 op07隔離后送至u6進行ad轉(zhuǎn)換,ad轉(zhuǎn)換器采用microchip公司生產(chǎn)的單通道12位ad轉(zhuǎn)換芯片mcp3201,接口方式為spi串行協(xié)議。mcp3201將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送入pic16c73單片機。單片機先將采集到的溫度信號進行數(shù)字濾波,再與設定的溫度值比較并進行數(shù)字pid處理。之后單片機輸出控制信號至da轉(zhuǎn)換器u5,da轉(zhuǎn)換器根據(jù)單片機送來的控制信號輸出一個模擬控制電壓至max1968的ctli引腳上,從而精確地設置連接在max1968 os1與os2引腳之間的tec u4上所通過的電流方向與大小。da轉(zhuǎn)換器選用microchip公司生產(chǎn)的單通道12位引腳da芯片mcp4921,接口方式為spi串行協(xié)
a/d變換器 微控制器 在熱電偶網(wǎng)絡中,tc1是處于實際溫度測量點的熱電偶。tc2是和tc1相同型號的第二個熱電偶。tc1和tc2都是e型熱電偶。熱電偶tc3和tc4是硬件實現(xiàn)所需配件,它們連接tc1和tc2到pcb的銅線 。 4個熱電偶有3個放置在同溫單元中使它們保持在給定溫度。用模擬增益單元獲得所有4個熱電偶的等效輸出電壓并進行濾波。增益單元有一個單電源cmos放大器(mcp601),配置做為一個2階低通切比雪夫濾波器。放大器的輸出信號用12位a/d變換器(mcp3201)數(shù)字化。mcp3201輸出碼串行送到微控制器(pic12c508),微控制器把來自熱電偶網(wǎng)絡的電壓變?yōu)橛脭z氏或華氏表示的溫度。 熱電偶由兩個不同的金屬構(gòu)成。在e型熱電偶中,兩種金屬是鉻鎳和康銅。熱電偶所產(chǎn)生的電壓通常稱之為emf(電動勢)電壓,它代表熱電偶兩端的溫度差。此電壓隨溫度變化,不用任何電流或電壓激勵。 熱電偶emf電壓參照0c是很容易定義的。用圖1所示的感測電路,從tc1和tc4中扣除tc2和tc3的電壓。因為tc3和tc4的材料和溫度是相同的,所以這些結(jié)對測量誤差的貢獻
互作用。三個關(guān)注的方面涉及到頻域分析、時域分析和直流分析技術(shù)的使用。本文將探討如何使用這些工具來確定與電路布線有關(guān)問題的根源。我們將研究如何決定找什么;到哪里找;如何通過測試檢驗問題;以及如何解決發(fā)現(xiàn)的問題等。 圖1 scx015壓力傳感器輸出端的電壓由儀表放大器(a1和a2)放大。在儀表放大器之后,添加了一個低通濾波器 (a3),以消除來自12位a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的混疊噪聲。 圖2 來自于12位a/d轉(zhuǎn)換器mcp3201的數(shù)據(jù)的時域表示,產(chǎn)生了有趣的周期信號。此信號源可追溯到電源。 圖3 電源噪聲充分降低后,mcp3201的輸出碼一直是一個碼,2108。 本文要論述的電路如圖1所示。 電源噪聲 電路應用中的常見干擾源來自電源,這種干擾信號通常通過有源器件的電源引腳引入。例如,圖1中a/d轉(zhuǎn)換器輸出的時序圖如圖2所示。在此圖中,a/d轉(zhuǎn)換器的采樣速度是40ksps,進行了4096次采樣。 在此例中,儀表放大器、參考電壓源和a/d轉(zhuǎn)換器上沒
腳位排列如(圖二)所示。 圖注: 不管分辨率高低,通常至少有兩個接地連結(jié): agnd 與 dgnd;此處圖解的轉(zhuǎn)換器為microchip 的 mcp4008 與 mcp3001 圖二 sar 轉(zhuǎn)換器 這些組件通常有兩支接地腳從芯片拉出:agnd 與 dgnd。電源只用一只腳位。進行這種芯片之電路板布線時,agnd 與 dgnd 應連至模擬接地面;模擬與數(shù)字電源接腳也應連接至模擬電源層,或至少連接至模擬電源走線,加入適當?shù)呐月冯娙萸冶M可能靠近接地與電源接腳端。這些組件如同 mcp3201只有一支接地腳及一支電源接腳的唯一原因,是因為包裝腳數(shù)之限制。但是,若將數(shù)字與模擬接腳分開會使轉(zhuǎn)換器得到良好的精確度與重現(xiàn)性。 所有轉(zhuǎn)換器的電源布線方式是:連接所有接地、正與負電源接腳至模擬面。此外,連接與輸入信號相關(guān)的「com」或「in」接腳時應盡可能靠近信號接地。 高分辨率的 sar 轉(zhuǎn)換器 (16 與 18 位轉(zhuǎn)換器),需要考慮從安靜之模擬轉(zhuǎn)換器與電源層分離出數(shù)字噪聲。當連接這些組件至微控制器時,應使用外部數(shù)字緩沖器以達到干凈的操作環(huán)境;雖然這些類型的sar轉(zhuǎn)換器通常在數(shù)字輸出
傳送到臺式電腦。臺式電腦從微控制器得到模擬測量數(shù)據(jù),并以柱狀圖形式顯示這個數(shù)據(jù)。最后,數(shù)字部分還包括風扇的pwm驅(qū)動器輸出。 這個設計包括敏感的模擬電路、大功率led顯示器以及與筆記本電腦相連的一個潛在的噪聲數(shù)字接口。其中的難點在于設計一個可以使這些沖突單元共存的電路和布局。我們將從設計這個電路的模擬部分開始,然后繼續(xù)討論與布局有關(guān)的問題。 模擬電路設計 這個電路的模擬部分有一個稱重傳感器、構(gòu)成一個儀器放大器的雙運放(mcp6022)、一個12位100 khz sar adc(mcp3201)和一個參考電壓。adc的spi端口直接連接到一個微控制器(見圖2)。 稱重傳感器的滿幅輸出范圍為± 10mv。儀器放大器的增益(a1和a2)為153v/v。這個增益可使儀器放大器電路的滿幅輸出擺動與adc的滿幅輸入范圍相匹配。sar adc有一個內(nèi)部輸入采樣機制。有了這種功能,每次的轉(zhuǎn)換就可以采用單次取樣。微控制器從轉(zhuǎn)換器采集數(shù)據(jù),并把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可用于led顯示器或pc接口等任務的格式。 如果這個系統(tǒng)所實現(xiàn)的電路和布局設計有缺陷(沒有接地層、沒有旁路電容器和膺頻濾波器),肯定會出現(xiàn)
12位分辨率;微分非線性:±1LSB最大值;積分非線性:±1LSB最大值(MCP3201-B);積分非線性:±2LSB最大值(MCP301-C);片上采樣和保持:SPITM串行接口(模式0,0和1,1);單電源供電操作:2.7~5.5V;在VDD=5V時,100kSPS最大采樣率;在VDD=2.7V時.50kSPS最大采樣率;低功率CMOS技術(shù);500nA標準待機電流,2μA最大值, 在5V時400μA最大有源電流;工業(yè)溫度范圍:-40~+85℃;8引腳MSOP,SOIC和TSSOP封裝
,以及轉(zhuǎn)換過程與布線及電路其它部分的交互作用。三個關(guān)注的方面涉及到頻域分析、時域分析和直流分析技術(shù)的使用。本文將探討如何使用這些工具來確定與電路布線有關(guān)問題的根源。我們將研究如何決定找什么;到哪里找;如何通過測試檢驗問題;以及如何解決發(fā)現(xiàn)的問題等。 圖1 scx015壓力傳感器輸出端的電壓由儀表放大器(a1和a2)放大。在儀表放大器之后,添加了一個低通濾波器 (a3),以消除來自12位a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的混疊噪聲。 圖2 來自于12位a/d轉(zhuǎn)換器mcp3201的數(shù)據(jù)的時域表示,產(chǎn)生了有趣的周期信號。此信號源可追溯到電源。 圖3 電源噪聲充分降低后,mcp3201的輸出碼一直是一個碼,2108。 本文要論述的電路如圖1所示。 電源噪聲 電路應用中的常見干擾源來自電源,這種干擾信號通常通過有源器件的電源引腳引入。例如,圖1中a/d轉(zhuǎn)換器輸出的時序圖如圖2所示。在此圖中,a/d轉(zhuǎn)換器的采樣速度是40ksps,進行了4096次采樣。 在此例中,儀表放大器、參考電壓源和a/d轉(zhuǎn)換器上沒有加旁
/d轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為重量。此時如需要的話,線性化和標定工作可由控制器代碼實現(xiàn)。完成這一步后,結(jié)果送到lcd顯示器。最后一步是為控制器寫固件。電路設計好之后,即可設計印刷電路板和布線了。 查看這個完整的電路原理圖時,若使用自動布線工具,經(jīng)常要返回來對布線做很大的修改。如果自動布線工具可以實現(xiàn)布線限制,可能還有成功的可能性。如果自動布線工具沒有限制選項的話,最好不要使用自動布線工具。 圖1 負載單元傳感器輸出端的信號由雙運放儀表放大器放大,然后由12位a/d轉(zhuǎn)換器mcp3201濾波和數(shù)字化。每次轉(zhuǎn)換的結(jié)果顯示在lcd顯示屏上。 圖2 在精度高于12位的電路中,pcb上有源元件的放置很重要。要將高頻元件 和數(shù)字器件盡量靠近接插件放置。 圖3 圖1電路的頂層布線和底層布線,此布線中沒有地平面和電源平面。注意:為降低電源線的感抗,電源線要比信號線寬很多。 圖4 在沒有地平面或電源平面的pcb(pcb布線如圖3所示)中,對a/d轉(zhuǎn)換器輸出4096次采樣的柱狀圖。電路的噪聲碼寬度為15個碼。 布線的
換器 mcp4008和mcp3001為例。 圖2. 逐次逼近型a/d轉(zhuǎn)換器,無論其分辨率是多少位,通常至少有兩個地連接端:agnd和dgnd。此處以microchip的a/d轉(zhuǎn)換器 mcp4008和mcp3001為例。對于這些器件,通常從芯片引出兩個地引腳:agnd和dgnd。電源有一個引出引腳。當使用這些芯片實現(xiàn)pcb布線時,agnd和dgnd應該連接到模擬地平面。模擬和數(shù)字電源引腳也應該連接到模擬電源平面或至少連接到模擬電源軌,并且要盡可能靠近每個電源引腳連接適當?shù)呐月冯娙?。象mcp3201這樣的器件,只有一個接地引腳和一個正電源引腳,其唯一的原因是由于封裝引腳數(shù)的限制。然而,隔離開地可增大轉(zhuǎn)換器具有良好和可重復精度的可能性。 對于所有這些轉(zhuǎn)換器,電源策略應該是將所有的地、正電源和負電源引腳連接到模擬平面。而且,與輸入信號有關(guān)的‘com’引腳或‘in’引腳應該盡量靠近信號地連接。 對于更高分辨率的逐次逼近型a/d轉(zhuǎn)換器(16位和18位轉(zhuǎn)換器),在將數(shù)字噪聲與“安靜”的模擬轉(zhuǎn)換器和電源平面隔離開時,需要另外稍加注意。當這些器件與單片機接口時,應該使用外部的數(shù)字緩沖器,以獲
換器 mcp4008和mcp3001為例。 圖2. 逐次逼近型a/d轉(zhuǎn)換器,無論其分辨率是多少位,通常至少有兩個地連接端:agnd和dgnd。此處以microchip的a/d轉(zhuǎn)換器 mcp4008和mcp3001為例。對于這些器件,通常從芯片引出兩個地引腳:agnd和dgnd。電源有一個引出引腳。當使用這些芯片實現(xiàn)pcb布線時,agnd和dgnd應該連接到模擬地平面。模擬和數(shù)字電源引腳也應該連接到模擬電源平面或至少連接到模擬電源軌,并且要盡可能靠近每個電源引腳連接適當?shù)呐月冯娙?。象mcp3201這樣的器件,只有一個接地引腳和一個正電源引腳,其唯一的原因是由于封裝引腳數(shù)的限制。然而,隔離開地可增大轉(zhuǎn)換器具有良好和可重復精度的可能性。 對于所有這些轉(zhuǎn)換器,電源策略應該是將所有的地、正電源和負電源引腳連接到模擬平面。而且,與輸入信號有關(guān)的‘com’引腳或‘in’引腳應該盡量靠近信號地連接。 對于更高分辨率的逐次逼近型a/d轉(zhuǎn)換器(16位和18位轉(zhuǎn)換器),在將數(shù)字噪聲與“安靜”的模擬轉(zhuǎn)換器和電源平面隔離開時,需要另外稍加注意。當這些器件與單片機接口時,應該使用外部的數(shù)字緩沖器,以獲
有沒有用過12位串行a/dmcp3201的,我用的時問題了,mcp3201不工作,我時序也檢查了,沒發(fā)現(xiàn)問題?急死我了哪位仁兄幫幫忙啊,謝謝了,
mcp3201 的精度和線性度都是比較好的。這種問題一般都不在程序上,仔細查查你的輸入信號和參考源穩(wěn)不穩(wěn)定?
mcp320xx代表不同通道數(shù),例如:mcp3201、3204、3208
d芯片的數(shù)字地和輸入信號的模擬地接在一起,而不是和cpu短接引用:逐次逼近型a/d轉(zhuǎn)換器,無論其分辨率是多少位,通常至少有兩個地連接端:agnd和dgnd。此處以microchip的a/d轉(zhuǎn)換器 mcp4008和mcp3001為例。對于這些器件,通常從芯片引出兩個地引腳:agnd和dgnd。電源有一個引出引腳。當使用這些芯片實現(xiàn)pcb布線時,agnd和dgnd應該連接到模擬地平面。模擬和數(shù)字電源引腳也應該連接到模擬電源平面或至少連接到模擬電源軌,并且要盡可能靠近每個電源引腳連接適當?shù)呐月冯娙?。象mcp3201這樣的器件,只有一個接地引腳和一個正電源引腳,其唯一的原因是由于封裝引腳數(shù)的限制。然而,隔離開地可增大轉(zhuǎn)換器具有良好和可重復精度的可能性。對于所有這些轉(zhuǎn)換器,電源策略應該是將所有的地、正電源和負電源引腳連接到模擬平面。而且,與輸入信號有關(guān)的‘com’引腳或‘in’引腳應該盡量靠近信號地連接。
mcp3201和mcp3550在spi的描述上面datasheet是否可以基本通用???在mcp3208的spi方式中,dout和din引腳是否可以接在一起用軟件模擬spi方式通信??