PmodIA™ Referentni priručnik
Revidirano 15. travnja 2016
Ovaj priručnik se odnosi na PmodIA rev. A
Nadview
PmodIA je analizator impedancije izgrađen oko 5933-bitnog mrežnog analizatora pretvarača impedancije Analog Devices AD12.
Značajke uključuju:
- Analizator impedancije s 12-bitnim pretvaračem impedancije
- Izmjerite vrijednosti impedancije u rasponu od 100Ω do 10 MΩ.
- Programabilno kretanje frekvencije
- Programabilno pojačanje amplifter
- Opcijsko generiranje vanjskog sata
- Mala veličina PCB-a za fleksibilne dizajne 1.6 in × 0.8 in (4.1 cm × 2.0 cm)
- 2×4-pinski priključak s I²C sučeljem
- Slijedi Digilent specifikaciju sučelja
- Knjižnica i example kod dostupan u centru resursa
PmodIA.
Funkcionalni opis
PmodIA koristi Analog Devices AD5933 sa svojim ugrađenim generatorom frekvencije i analogno-digitalnim pretvaračem (ADC) kako bi mogao pobuditi vanjsku nepoznatu impedanciju na poznatoj frekvenciji. Ova poznata frekvencija šalje se kroz jedan od SMA konektora. Frekvencijski odziv hvata drugi SMA konektor i šalje ga u ADC, a diskretna Fourierova transformacija (DFT) izvodi se na sampvodi podatke, pohranjujući stvarne i imaginarne dijelove rješenja u registre podataka na čipu. Veličina nepoznate impedancije kao i relativna faza impedancije u svakoj točki u generiranom frekvencijskom pregledu mogu se izračunati iz ove dvije podatkovne riječi.
1.1 I² C sučelje
PmodIA djeluje kao podređeni uređaj koristeći I²C komunikacijski protokol. Standard I²C sučelja koristi dvije signalne linije. Ovo su I²C podaci i I²C sat. Ovi se signali preslikavaju na serijske podatke (SDA) i serijski sat (SCL) na PmodIA. (Pogledajte tablicu 1.) Sljedeće upute objašnjavaju kako čitati i pisati na uređaj.
Morate uzeti u obzir dva protokola kada pišete u PmodIA: bajt pisanja/komandni bajt i blok pisanje. Zapisivanje jednog bajta od nadređenog do podređenog zahtijeva da nadređeni pokrene uvjet pokretanja i pošalje 7-bitnu podređenu adresu. Morate držati bit čitanja/pisanja niskim da biste uspješno pisali na podređeni uređaj. PmodIA bi trebao postaviti slave adresu kao 0001101 (0x0D) nakon pokretanja. Nakon što slave potvrdi svoju adresu, master mora poslati adresu registra u koji želi pisati. Nakon što podređeni uređaj potvrdi primitak ove adrese, glavni će poslati jedan bajt podataka koji bi podređeni trebao potvrditi povratnim bitom. Glavni bi tada trebao izdati uvjet zaustavljanja.
Također možete koristiti ovaj protokol za postavljanje pokazivača za adresu registra. Nakon što nadređeni pošalje adresu podređenog i bit za pisanje, a podređeni odgovori bitom potvrde, nadređeni šalje naredbeni bajt pokazivača (10110000 ili 0xB0). Podređeni će potvrditi bit potvrde, a zatim će glavni poslati adresu registra na koji pokazuje u memoriji. Sljedeći put kada uređaj čita ili upisuje podatke u registar, to će se dogoditi na ovoj adresi.
Bilješka: Pokazivač se mora postaviti prije korištenja protokola blok pisanja ili blok čitanja.
Protokol blok pisanja možete izvesti na sličan način kao postavljanje pokazivača. Pošaljite naredbu blokovnog pisanja (10100000, ili, 0xA0) umjesto naredbe pokazivača, a broj bajtova koji se šalje (predstavljen kao bajt) zauzet će mjesto adrese registra sa sljedećim bajtovima podataka koji će biti indeksirani nulom. Koristite ista dva protokola kada čitate podatke iz PmodIA: primanje bajta i blok čitanje.
| Konektor J1 – I² C komunikacije | ||
| Pin | Signal | Opis |
| 1, 2 | SCL | I² C sat |
| 3, 4 | SDA | I² C podaci |
| 5, 6 | GND | Napajanje Uzemljenje |
| 7, 8 | VCC | Napajanje (3.3V/5V) |
1.2 Izvor sata
PmodIA ima unutarnji oscilator koji generira takt od 16.776 MHz za rad uređaja. Možete koristiti vanjski sat učitavanjem IC4 na PmodIA i postavljanjem bita 3 u kontrolni registar (adresa registra 0x80 i 0x81).
PmodIA shema daje popis preporučenih oscilatora. Shema je dostupna na stranici proizvoda PmodIA na www.digilentinc.com.
1.3 Postavljanje frekvencijskog pretraživanja
Električna impedancija, ?, kruga može varirati u rasponu frekvencija. PmodIA vam omogućuje jednostavno postavljanje frekvencijskog pretraživanja kako biste pronašli karakteristike impedancije kruga. Prvo, morate postaviti I²C sučelje između glavne ploče i PmodIA-e. PmodIA zahtijeva tri informacije za izvođenje frekvencijskog prelaska: početnu frekvenciju, broj koraka u pretraživanju i povećanje frekvencije nakon svakog koraka. Parametri početne frekvencije i prirasta po koraku pohranjuju se kao 24-bitne riječi. Parametar broja koraka pohranjuje se kao 9-bitna riječ.
Možete programirati peak-to-peak voltage izlazne frekvencije u pretraživanju postavljanjem bitova 10 i 9 u upravljačkom registru. Od vrha do vrha voltage treba postaviti na odgovarajući način u odnosu na test impedancije. Time se izbjegavaju unutarnji op-amps od pokušaja isporuke izlaznog voltage ili struje iznad njihove maksimalne sposobnosti. Preporuča se da kada koristite povratni otpornik od 20 ohma za podešavanje voltage na 200 mV ili 400 mV, a kada koristite povratni otpornik od 100 K-ohma, postavite vol.tage na 1V.
Nakon što se strujni krug pobudi, potrebno je neko vrijeme da se postigne stabilno stanje. Možete programirati vrijeme smirivanja za svaku točku u frekvencijskom prelasku upisivanjem vrijednosti u adrese registra 0x8A i 0x8B. Ova vrijednost predstavlja broj perioda izlazne frekvencije koje će analogno-digitalni pretvarač zanemariti prije nego što počne sampling frekvencijski odziv. (Pogledajte tablicu 2 za popis registara i njihovih odgovarajućih parametara.)
| Adresa registracije | Parametar |
| 0x80, 0x81 | Kontrolni registar (Bit-10 i Bit-9 postavljaju peak-to-peak voltage za izlaznu frekvenciju). |
| 0x82, 0x83, 0x84 | Početna frekvencija (Hz) |
| 0x85, 0x86, 0x87 | Povećanje po koraku (Hz) |
| 0x88, 0x89 | Broj koraka u brisanju |
| 0x8A, 0x8B | Vrijeme smirivanja (broj razdoblja izlazne frekvencije) |
Možete izračunati 24-bitnu riječ za pohranjivanje na adresama registra za parametre početne frekvencije i inkrementa po koraku pomoću jednadžbi koda početne frekvencije i koda inkrementa frekvencije u nastavku. Također možete pronaći ove jednadžbe i više informacija u podatkovnoj tablici AD5933.
Nakon što ste postavili ove parametre, izvedite sljedeće korake za pokretanje frekvencijskog pretraživanja (parafrazirano iz AD5933 podatkovne tablice):
- Uđite u stanje pripravnosti slanjem naredbe stanja pripravnosti u kontrolni registar.
- Unesite način inicijalizacije slanjem naredbe inicijalizacije s početnom frekvencijom u kontrolni registar.
To omogućuje krugu koji se mjeri da dosegne svoje stabilno stanje. - Pokrenite frekvencijsko pretraživanje slanjem naredbe za početak frekvencijskog pretraživanja u kontrolni registar.
1.4 Izračuni impedancije
Analogno-digitalni pretvarač sampdaje frekvencijski odziv nepoznatih impedancija do 1MSPS s 12-bitnom rezolucijom za svaku točku u frekvencijskom pregledu. Prije pohranjivanja mjerenja, PmodIA izvodi diskretnu Fourierovu transformaciju (DFT) na sampled podaci (1,024 sampza svaki frekvencijski korak). Dva registra pohranjuju DFT rezultat: stvarni registar i imaginarni registar.
Električna impedancija sadrži i realne i imaginarne brojeve. U kartezijanskom obliku, impedanciju možete izraziti jednadžbom:
z = Realno + j ∗Imaginarno
Gdje je Stvarno stvarna komponenta, Imaginarno je imaginarna komponenta, a ? je imaginarni broj (ekvivalent i = √−1, u matematici). Također možete predstaviti impedanciju u polarnom obliku:
Impedancija = |z|∠θ
Gdje je |Z| je veličina, a ∠θ je fazni kut:
PmodIA ne izvodi nikakve izračune. Nakon svakog DFT-a, glavni uređaj mora očitati vrijednosti u stvarnom i imaginarnom registru.
Kako biste izračunali pravu impedanciju, morate uzeti u obzir dobitak. Možete naći bivšegampizračun faktora pojačanja u podatkovnoj tablici AD9533.
1.5 Očitavanje temperature
PmodIA ima samostalan, 13-bitni temperaturni senzor za praćenje temperature uređaja. Više informacija o upravljanju ovim modulom potražite u podatkovnoj tablici AD5933.
1.6 Registrirajte adrese
List s podacima AD5933 sadrži potpunu tablicu adresa registara.
Fizičke dimenzije
Igle na zaglavlju igle međusobno su razmaknute 100 mil. PCB je dugačak 1.6 inča na stranama paralelnim s pinovima na zaglavlju igle i 0.8 inča na stranama okomitim na zaglavlje igle.
Preuzeto sa Arrow.com.
Autorsko pravo Digilent, Inc. Sva prava pridržana.
Ostali spomenuti nazivi proizvoda i tvrtki mogu biti zaštitni znakovi njihovih vlasnika.
1300 Henley Court
Pullman, WA 99163
509.334.6306
www.digilentinc.com
Dokumenti / Resursi
 |
DIGILENT PmodIA s mikrokontrolerskim pločama vanjskog sata [pdf] Korisnički priručnik PmodIA s pločama mikrokontrolera s vanjskim satom, PmodIA, s pločama s mikrokontrolerima s vanjskim satom, ploče s mikrokontrolerima s vanjskim satom, ploče s mikrokontrolerima satova, ploče s mikrokontrolerima, ploče |