Manual de referencia de PmodIA™
Revisado el 15 de abril de 2016
Este manual se aplica al PmodIA rev. A
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El PmodIA es un analizador de impedancia construido alrededor del analizador de red del convertidor de impedancia de 5933 bits AD12 de Analog Devices.
Las características incluyen:
- Analizador de impedancia con convertidor de impedancia de 12 bits
- Mida valores de impedancia que van desde 100 Ω a 10 MΩ.
- Barrido de frecuencia programable
- Ganancia programable ampmás vivaz
- Generación de reloj externo opcional
- Tamaño de PCB pequeño para diseños flexibles 1.6 pulg. × 0.8 pulg. (4.1 cm × 2.0 cm)
- Puerto de 2 × 4 pines con interfaz I²C
- Sigue las especificaciones de la interfaz Digilent
- Biblioteca y exampcódigo de archivo disponible en el centro de recursos
El PmodIA.
Descripción funcional
El PmodIA utiliza Analog Devices AD5933 con su generador de frecuencia integrado y convertidor analógico a digital (ADC) para poder excitar una impedancia externa desconocida a una frecuencia conocida. Esta frecuencia conocida se envía a través de uno de los conectores SMA. La respuesta de frecuencia es capturada por el otro conector SMA y enviada al ADC y se realiza una transformada discreta de Fourier (DFT) en s.ampdatos LED, almacenando las partes reales e imaginarias de la solución en los registros de datos del chip. La magnitud de la impedancia desconocida así como la fase relativa de la impedancia en cada punto del barrido de frecuencia generado se pueden calcular a partir de estas dos palabras de datos.
1.1 Interfaz I²C
El PmodIA actúa como dispositivo esclavo utilizando el protocolo de comunicación I² C. El estándar de interfaz I² C utiliza dos líneas de señal. Estos son datos I² C y reloj I² C. Estas señales se asignan a los datos en serie (SDA) y al reloj en serie (SCL), respectivamente, en el PmodIA. (Consulte la Tabla 1.) Las siguientes instrucciones explican cómo leer y escribir en el dispositivo.
Debe considerar dos protocolos al escribir en el PmodIA: el byte de escritura/byte de comando y la escritura en bloque. Escribir un solo byte del maestro al esclavo requiere que el maestro inicie una condición de inicio y envíe la dirección del esclavo de 7 bits. Debe mantener el bit de lectura/escritura bajo para escribir en el dispositivo esclavo correctamente. El PmodIA debe configurar la dirección esclava como 0001101 (0x0D) al inicio. Después de que el esclavo reconoce su dirección, el maestro debe enviar la dirección del registro en el que desea escribir. Una vez que el esclavo acusa recibo de esta dirección, el maestro enviará un único byte de datos que el esclavo debe acusar recibo con un bit de retorno. El maestro debería entonces emitir una condición de parada.
También puede utilizar este protocolo para establecer un puntero para una dirección de registro. Después de que el maestro envía la dirección del esclavo y el bit de escritura, y el esclavo responde con un bit de reconocimiento, el maestro envía un byte de comando de puntero (10110000 o 0xB0). El esclavo afirmará un bit de reconocimiento y luego el maestro enviará la dirección del registro para que apunte en la memoria. La próxima vez que el dispositivo lea o escriba datos en un registro, ocurrirá en esta dirección.
Nota: El puntero debe configurarse antes de utilizar protocolos de escritura en bloque o lectura en bloque.
Puede realizar un protocolo de escritura en bloque de manera similar a configurar un puntero. Envíe el comando de escritura de bloque (10100000, o 0xA0) en lugar del comando de puntero, y la cantidad de bytes que se envían (representados como un byte) tomará el lugar de la dirección de registro y los bytes de datos posteriores estarán indexados a cero. Utilice los mismos dos protocolos al leer datos del PmodIA: recibir bytes y bloquear lectura.
| Conector J1 – Comunicaciones I² C | ||
| Alfiler | Señal | Descripción |
| 1, 2 | LCC | Reloj I²C |
| 3, 4 | Adventista del Séptimo Día | Datos I²C |
| 5, 6 | Tierra | Fuente de alimentación Tierra |
| 7, 8 | CCV | Fuente de alimentación (3.3 V/5 V) |
1.2 Fuente de reloj
El PmodIA tiene un oscilador interno que genera un reloj de 16.776 MHz para ejecutar el dispositivo. Puede utilizar un reloj externo cargando IC4 en el PmodIA y configurando el bit 3 en el registro de control (dirección de registro 0x80 y 0x81).
El esquema de PmodIA proporciona una lista de osciladores recomendados. El esquema está disponible en la página del producto PmodIA en www.digilentinc.com.
1.3 Configuración de un barrido de frecuencia
La impedancia eléctrica, ?, de un circuito puede variar en un rango de frecuencias. El PmodIA le permite configurar fácilmente un barrido de frecuencia para encontrar las características de impedancia de un circuito. Primero, debe configurar una interfaz I² C entre la placa host y el PmodIA. El PmodIA requiere tres datos para realizar un barrido de frecuencia: una frecuencia inicial, el número de pasos en el barrido y el incremento de frecuencia después de cada paso. Los parámetros de frecuencia inicial y de incremento por paso se almacenan como palabras de 24 bits. El parámetro de número de pasos se almacena como una palabra de 9 bits.
Puedes programar el volumen pico a picotage de la frecuencia de salida en el barrido configurando los bits 10 y 9 en el registro de control. El volumen pico a picotage debe configurarse adecuadamente en relación con la prueba de impedancia. Esto es para evitar las operaciones internas.amps de intentar entregar un volumen de salidatage o corriente más allá de su capacidad máxima. Se recomienda que cuando se utiliza la resistencia de retroalimentación de 20 ohmios para establecer el volumen pico a picotage a 200 mV o 400 mV y cuando utilice la resistencia de retroalimentación de 100 K ohmios, ajuste el volumen pico a pico.tage a 1V.
Una vez que el circuito ha sido excitado, tarda algún tiempo en alcanzar su estado estable. Puede programar un tiempo de establecimiento para cada punto en el barrido de frecuencia escribiendo un valor para registrar las direcciones 0x8A y 0x8B. Este valor representa el número de períodos de frecuencia de salida que el convertidor analógico a digital ignorará antes de comenzar.ampling la respuesta de frecuencia. (Consulte la Tabla 2 para obtener una lista de registros y sus parámetros correspondientes).
| Dirección de registro | Parámetro |
| 0x80, 0x81 | Registro de control (Bit-10 y Bit-9 establecen volumen pico a picotage para la frecuencia de salida). |
| 0x82, 0x83, 0x84 | Frecuencia de inicio (Hz) |
| 0x85, 0x86, 0x87 | Incremento por paso (Hz) |
| 0x88, 0x89 | Número de pasos en barrido |
| 0x8A, 0x8B | Tiempo de estabilización (Número de períodos de frecuencia de salida) |
Puede calcular la palabra de 24 bits para almacenar en las direcciones de registro para la frecuencia de inicio y los parámetros de incremento por paso utilizando el código de frecuencia de inicio y las ecuaciones de código de incremento de frecuencia a continuación. También puede encontrar estas ecuaciones y más información en la hoja de datos AD5933.
Una vez que haya configurado estos parámetros, realice los siguientes pasos para iniciar el barrido de frecuencia (parafraseado de la hoja de datos AD5933):
- Ingrese al modo de espera enviando el comando de espera al registro de control.
- Ingrese al modo de inicialización enviando un comando de inicialización con frecuencia de inicio al registro de control.
Esto permite que el circuito que se está midiendo alcance su estado estable. - Inicie el barrido de frecuencia enviando el comando de inicio de barrido de frecuencia al registro de control.
1.4 Cálculos de impedancia
El convertidor analógico a digitalampMuestra la respuesta de frecuencia de impedancias desconocidas de hasta 1 MSPS con resolución de 12 bits para cada punto del barrido de frecuencia. Antes de almacenar las mediciones, el PmodIA realiza una Transformada Discreta de Fourier (DFT) en el sampdatos led (1,024 samparchivos para cada paso de frecuencia). Dos registros almacenan el resultado DFT: el Registro Real y el Registro Imaginario.
La impedancia eléctrica contiene números tanto reales como imaginarios. En forma cartesiana, puedes expresar la impedancia con la ecuación:
z = Real + j ∗Imaginario
Donde Real es el componente real, Imaginario es el componente imaginario y ? es un número imaginario (equivalente a i = √−1, en matemáticas). También puedes representar la impedancia en forma polar:
Impedancia = |z|∠θ
Donde |Z| es la magnitud y ∠θ es el ángulo de fase:
El PmodIA no realiza ningún cálculo. Después de cada DFT, el dispositivo maestro debe leer los valores en los registros Real e Imaginario.
Para calcular la impedancia real, debes tener en cuenta la ganancia. puedes encontrar un example cálculo del factor de ganancia en la hoja de datos AD9533.
1.5 Lecturas de temperatura
El PmodIA tiene un sensor de temperatura autónomo de 13 bits para monitorear la temperatura del dispositivo. Consulte la hoja de datos AD5933 para obtener más información sobre el control de este módulo.
1.6 Direcciones de registro
La hoja de datos AD5933 tiene una tabla completa de direcciones de registros.
Dimensiones físicas
Los pines en el encabezado del pin están separados por 100 mil. La placa de circuito impreso mide 1.6 pulgadas de largo en los lados paralelos a los pines del cabezal de pines y 0.8 pulgadas de largo en los lados perpendiculares al cabezal de pines.
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Documentos / Recursos
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DIGILENT PmodIA con placas de microcontrolador de reloj externo [pdf] Manual del usuario PmodIA con placas de microcontrolador de reloj externo, PmodIA, con placas de microcontrolador de reloj externo, placas de microcontrolador de reloj externo, placas de microcontrolador de reloj, placas de microcontrolador, placas |