PmodIA™ referencemanual
Revideret 15. april 2016
Denne manual gælder for PmodIA rev. EN

Overview

PmodIA er en impedansanalysator bygget op omkring Analog Devices AD5933 12-bit Impedance Converter Network Analyzer.Funktionerne omfatter:

• Impedansanalysator med 12-bit impedanskonverter
• Mål impedansværdier fra 100Ω til 10 MΩ.
• Programmerbar frekvenssweep
• Programmerbar forstærkning amplivligere
• Valgfri ekstern urgenerering
• Lille PCB-størrelse til fleksible designs 1.6 tommer × 0.8 tommer (4.1 cm × 2.0 cm)
• 2×4-bens port med I²C interface
• Følger Digilent Interface Specification
• Bibliotek og eksampkoden er tilgængelig i ressourcecenteret

PmodIA.

Funktionsbeskrivelse

PmodIA anvender analoge enheder AD5933 med dens indbyggede frekvensgenerator og analog-til-digital konverter (ADC) for at kunne excitere en ekstern ukendt impedans ved en kendt frekvens. Denne kendte frekvens sendes ud gennem et af SMA-stikkene. Frekvensresponsen fanges af det andet SMA-stik og sendes til ADC'en, og en diskret Fourier-transformation (DFT) udføres på s.ampled data, der gemmer de reelle og imaginære dele af løsningen i on-chip dataregistrene. Størrelsen af ​​den ukendte impedans såvel som den relative fase af impedansen ved hvert punkt i det genererede frekvenssweep kan beregnes ud fra disse to dataord.
1.1 I² C Interface
PmodIA'en fungerer som en slaveenhed ved hjælp af I² C kommunikationsprotokol. I² C-grænsefladestandarden bruger to signallinjer. Disse er I² C data og I² C ur. Disse signaler er knyttet til henholdsvis de serielle data (SDA) og det serielle ur (SCL) på PmodIA. (Se tabel 1.) Følgende instruktioner forklarer, hvordan du læser og skriver til enheden.
Du skal overveje to protokoller, når du skriver til PmodIA: skrivebyten/kommandobyten og blokskrivningen. At skrive en enkelt byte fra masteren til slaven kræver, at masteren starter en starttilstand og sender 7bit slaveadressen. Du skal holde læse/skrive-bitten lavt for at kunne skrive til slaveenheden. PmodIA'en skal indstille slaveadressen til 0001101 (0x0D) ved opstart. Efter at slaven har bekræftet sin adresse, skal masteren sende adressen på det register, den ønsker at skrive til. Når først slaven bekræfter modtagelsen af ​​denne adresse, sender masteren en enkelt databyte, som slaven skal bekræfte med en returbit. Skibsføreren bør derefter udstede en stopbetingelse.
Du kan også bruge denne protokol til at indstille en pointer til en registeradresse. Efter at masteren har sendt slaveadressen og skrivebitten, og slaven svarer med en bekræftelsesbit, sender masteren en pointer-kommandobyte (10110000 eller 0xB0). Slaven vil påstå en bekræftelsesbit, og så sender masteren adressen på registret, som skal pege på i hukommelsen. Næste gang enheden læser fra eller skriver data til et register, vil det ske på denne adresse.
Note: Markøren skal indstilles før brug af blokskrivnings- eller bloklæseprotokoller.
Du kan udføre en blokskrivningsprotokol på samme måde som ved at indstille en markør. Send blokskrivekommandoen (10100000, eller 0xA0) i stedet for pointerkommandoen, og antallet af bytes, der sendes (repræsenteret som en byte), vil træde i stedet for registeradressen med efterfølgende databytes, der bliver nulindekseret. Brug de samme to protokoller, når du læser data fra PmodIA: modtag byte og blok læs.

Stik J1 – I² C kommunikation
Stift	Signal	Beskrivelse
1, 2	SCL	I² C ur
3, 4	SDA	I² C data
5, 6	GND	Strømforsyning Jord
7, 8	VCC	Strømforsyning (3.3V/5V)

1.2 Urkilde
PmodIA har en intern oscillator, der genererer et 16.776 MHz ur til at køre enheden. Du kan bruge et eksternt ur ved at indlæse IC4 på PmodIA og indstille bit 3 i kontrolregisteret (registeradresse 0x80 og 0x81).
PmodIA-skemaet giver en liste over anbefalede oscillatorer. Skemaet er tilgængeligt fra PmodIA-produktsiden på www.digilentinc.com.
1.3 Opsætning af et frekvenssweep
Den elektriske impedans, ?, af et kredsløb kan variere over en række frekvenser. PmodIA giver dig mulighed for nemt at opsætte et frekvenssweep for at finde impedansegenskaberne for et kredsløb. Først skal du opsætte en I² C-grænseflade mellem værtskortet og PmodIA. PmodIA'en kræver tre stykker information for at udføre et frekvenssweep: en startfrekvens, antallet af trin i sweep og frekvensstigningen efter hvert trin. Startfrekvensen og stigningen pr. trin-parametre gemmes som 24-bit ord. Parameteren for antal trin er gemt som et 9-bit ord.
Du kan programmere peak-to-peak voltage af udgangsfrekvensen i sweep ved at indstille bit 10 og 9 i kontrolregisteret. The peak to peak voltage skal indstilles korrekt i forhold til impedanstesten. Dette for at undgå den interne op-amps fra at forsøge at levere et output voltage eller strøm ud over deres maksimale kapacitet. Det anbefales at indstille peak til peak voltage til enten 200mV eller 400mV, og når du bruger 100K-ohm feedbackmodstanden, skal du indstille peak til peak voltage ved 1V.
Når først kredsløbet er blevet exciteret, tager det noget tid at nå dets stabile tilstand. Du kan programmere en indstillingstid for hvert punkt i frekvenssweep ved at skrive en værdi til at registrere adresserne 0x8A og 0x8B. Denne værdi repræsenterer antallet af udgangsfrekvensperioder, som analog-til-digital-omformeren vil ignorere, før den starter sampling frekvensresponsen. (Se tabel 2 for en liste over registre og deres tilsvarende parametre.)

Registrer adresse	Parameter
0x80, 0x81	Kontrolregister (Bit-10 og Bit-9 indstillet peak-to-peak voltage for udgangsfrekvensen).
0x82, 0x83, 0x84	Startfrekvens (Hz)
0x85, 0x86, 0x87	Forøgelse pr. trin (Hz)
0x88, 0x89	Antal trin i sweep
0x8A, 0x8B	Indstillingstid (antal udgangsfrekvensperioder)

Du kan beregne det 24-bit ord, der skal lagres på registeradresserne for startfrekvensen og parametrene for stigning pr. trin ved hjælp af startfrekvenskoden og frekvensstigningskodeligningerne nedenfor. Du kan også finde disse ligninger og mere information i AD5933 databladet.

Når du har indstillet disse parametre, skal du udføre følgende trin for at starte frekvenssweep (omskrevet fra AD5933 databladet):

1. Gå ind i standby-tilstand ved at sende standby-kommandoen til kontrolregisteret.
2. Gå ind i initialiseringstilstanden ved at sende en initialisering med startfrekvenskommando til kontrolregisteret.
   Dette gør det muligt for kredsløbet, der måles, at nå sin steady state.
3. Start frekvenssweep ved at sende start frekvens sweep kommandoen til kontrolregisteret.

1.4 Impedansberegninger
Analog-til-digital-konverteren samplæser frekvensresponsen fra ukendte impedanser ved op til 1MSPS med 12-bit opløsning for hvert punkt i frekvenssweep. Før lagring af målingerne udfører PmodIA en Discrete Fourier Transform (DFT) på sampled data (1,024 samples for hvert frekvenstrin). To registre gemmer DFT-resultatet: Realregisteret og det imaginære register.
Elektrisk impedans indeholder både reelle og imaginære tal. I kartesisk form kan du udtrykke impedans med ligningen:

z = Virkelig + j ∗Imaginær

Hvor Real er den reelle komponent, Imaginary er den imaginære komponent, og ? er et imaginært tal (svarende til i = √−1, i matematik). Du kan også repræsentere impedans i polær form:

Impedans = |z|∠θ

Hvor |Z| er størrelsen og ∠θ er fasevinklen:

PmodIA udfører ingen beregninger. Efter hver DFT skal masterenheden læse værdierne i Real- og Imaginary-registrene.
For at beregne den sande impedans skal du tage højde for forstærkningen. Du kan finde en example forstærkningsfaktorberegning i AD9533 databladet.
1.5 Temperaturaflæsninger
PmodIA har en selvstændig 13-bit temperatursensor til at overvåge enhedens temperatur. Se venligst AD5933 databladet for mere information om styring af dette modul.
1.6 Registrer adresser
AD5933 databladet har en komplet tabel over registeradresser.

Fysiske dimensioner

Stifterne på stifthovedet er placeret 100 mil fra hinanden. PCB'et er 1.6 inches langt på siderne parallelt med stifterne på stifthovedet og 0.8 inches langt på siderne vinkelret på stifthovedet.

Downloadet fra Arrow.com.
Copyright Digilent, Inc. Alle rettigheder forbeholdes.
Andre nævnte produkt- og firmanavne kan være varemærker tilhørende deres respektive ejere.
1300 Henley Court
Pullman, WA 99163
509.334.6306
www.digilentinc.com

Dokumenter/ressourcer

DIGILENT PmodIA med eksternt ur-mikrocontrollerkort [pdfBrugermanual PmodIA med eksternt ur-mikrocontroller-kort, PmodIA, med eksternt ur-mikrocontroller-kort, eksternt ur-mikrocontroller-kort, ur-mikrocontroller-kort, mikrocontroller-kort, tavler

Referencer

• Brugermanual