PmodIA™ referansehåndbok
Revidert 15. april 2016
Denne håndboken gjelder for PmodIA rev. EN
Overview
PmodIA er en impedansanalysator bygget rundt Analog Devices AD5933 12-bit Impedance Converter Network Analyzer.
Funksjoner inkluderer:
- Impedansanalysator med 12-bits impedansomformer
- Mål impedansverdier fra 100Ω til 10 MΩ.
- Programmerbar frekvenssveip
- Programmerbar forsterkning amplivligere
- Valgfri ekstern klokkegenerering
- Liten PCB-størrelse for fleksible design 1.6 tommer × 0.8 tommer (4.1 cm × 2.0 cm)
- 2×4-pinners port med I²C-grensesnitt
- Følger Digilent Interface Specification
- Bibliotek og eksampkoden er tilgjengelig i ressurssenteret
PmodIA.
Funksjonell beskrivelse
PmodIA bruker Analog Devices AD5933 med sin innebygde frekvensgenerator og analog-til-digital-omformer (ADC) for å kunne eksitere en ekstern ukjent impedans ved en kjent frekvens. Denne kjente frekvensen sendes ut gjennom en av SMA-kontaktene. Frekvensresponsen fanges opp av den andre SMA-kontakten og sendes til ADC og en diskret Fourier-transformasjon (DFT) utføres på s.ampledet data, lagring av reelle og imaginære deler av løsningen i dataregistrene på brikken. Størrelsen på den ukjente impedansen så vel som den relative fasen til impedansen ved hvert punkt i det genererte frekvenssveipet kan beregnes fra disse to dataordene.
1.1 I² C-grensesnitt
PmodIA fungerer som en slaveenhet ved hjelp av I² C kommunikasjonsprotokoll. I² C-grensesnittstandarden bruker to signallinjer. Disse er I² C-data og I² C-klokke. Disse signalene kartlegges til henholdsvis seriedata (SDA) og seriell klokke (SCL) på PmodIA. (Se tabell 1.) Følgende instruksjoner forklarer hvordan du leser og skriver til enheten.
Du må vurdere to protokoller når du skriver til PmodIA: skrivebyten/kommandobyten og blokkskrivingen. Å skrive en enkelt byte fra masteren til slaven krever at masteren starter en startbetingelse og sender 7bit slaveadressen. Du må holde lese-/skrivebiten lavt for å kunne skrive til slaveenheten. PmodIA bør sette slaveadressen som 0001101 (0x0D) ved oppstart. Etter at slaven bekrefter adressen sin, må masteren sende adressen til registeret den ønsker å skrive til. Når slaven bekrefter mottak av denne adressen, vil masteren sende en enkelt databyte som slaven skal bekrefte med en returbit. Mesteren bør da utstede en stoppbetingelse.
Du kan også bruke denne protokollen til å sette en peker for en registeradresse. Etter at masteren har sendt slaveadressen og skrivebiten, og slaven svarer med en bekreftelsesbit, sender masteren en pekerkommandobyte (10110000, eller 0xB0). Slaven vil hevde en bekreftelsesbit og deretter vil masteren sende adressen til registeret som skal peke på i minnet. Neste gang enheten leser fra eller skriver data til et register, vil det skje på denne adressen.
Note: Pekeren må stilles inn før du bruker blokkskrive- eller blokkleseprotokoller.
Du kan utføre en blokkskriveprotokoll på samme måte som å sette en peker. Send blokkskrivekommandoen (10100000, eller 0xA0) i stedet for pekerkommandoen, og antall byte som sendes (representert som en byte) vil erstatte registeradressen med påfølgende databyte som nullindekseres. Bruk de samme to protokollene når du leser data fra PmodIA: motta byte og blokklesing.
| Kontakt J1 – I² C kommunikasjon | ||
| Pin | Signal | Beskrivelse |
| 1, 2 | SCL | I² C klokke |
| 3, 4 | SDA | I² C-data |
| 5, 6 | GND | Strømforsyning Jord |
| 7, 8 | VCC | Strømforsyning (3.3V/5V) |
1.2 Klokkekilde
PmodIA har en intern oscillator som genererer en 16.776 MHz klokke for å kjøre enheten. Du kan bruke en ekstern klokke ved å laste IC4 på PmodIA og sette bit 3 i kontrollregisteret (registeradresse 0x80 og 0x81).
PmodIA-skjemaet gir en liste over anbefalte oscillatorer. Skjemaet er tilgjengelig fra PmodIA-produktsiden på www.digilentinc.com.
1.3 Sette opp en frekvenssveip
Den elektriske impedansen, ?, til en krets kan variere over en rekke frekvenser. PmodIA lar deg enkelt sette opp et frekvenssveip for å finne impedansegenskapene til en krets. Først må du sette opp et I² C-grensesnitt mellom vertskortet og PmodIA. PmodIA krever tre opplysninger for å utføre et frekvenssveip: en startfrekvens, antall trinn i sveipet og frekvensøkningen etter hvert trinn. Startfrekvensen og inkrementet per trinn-parametere lagres som 24-bits ord. Parameteren for antall trinn lagres som et 9-bits ord.
Du kan programmere topp-til-topp voltage av utgangsfrekvensen i sveipet ved å sette bit 10 og 9 i kontrollregisteret. Topp til topp voltage må stilles riktig i forhold til impedanstesten. Dette for å unngå den interne op-amps fra å prøve å levere en utgang voltage eller strøm utover deres maksimale evne. Det anbefales at når du bruker 20-ohm tilbakemeldingsmotstanden for å sette peak til peak voltage til enten 200mV eller 400mV, og når du bruker 100K-ohm tilbakemeldingsmotstanden, sett peak til peak voltage på 1V.
Når kretsen har blitt begeistret, tar det litt tid å nå stabil tilstand. Du kan programmere en innstillingstid for hvert punkt i frekvenssveipet ved å skrive en verdi til å registrere adressene 0x8A og 0x8B. Denne verdien representerer antall utgangsfrekvensperioder som analog-til-digital-omformeren vil ignorere før den starter sampling frekvensresponsen. (Se tabell 2 for en liste over registre og deres tilsvarende parametere.)
| Registreringsadresse | Parameter |
| 0x80, 0x81 | Kontrollregister (Bit-10 og Bit-9 satt topp-til-topp voltage for utgangsfrekvensen). |
| 0x82, 0x83, 0x84 | Startfrekvens (Hz) |
| 0x85, 0x86, 0x87 | Økning per trinn (Hz) |
| 0x88, 0x89 | Antall trinn i sveip |
| 0x8A, 0x8B | Innstillingstid (antall utgangsfrekvensperioder) |
Du kan beregne 24-bits-ordet som skal lagres på registeradressene for startfrekvensen og frekvensen per trinn-parametere ved å bruke startfrekvenskoden og frekvensøkningskodeligningene nedenfor. Du kan også finne disse ligningene og mer informasjon i AD5933 dataarket.
Når du har angitt disse parameterne, utfør følgende trinn for å starte frekvenssveipet (omskrevet fra AD5933-dataarket):
- Gå inn i standby-modus ved å sende standby-kommandoen til kontrollregisteret.
- Gå inn i initialiseringsmodus ved å sende en initialisering med startfrekvenskommando til kontrollregisteret.
Dette gjør at kretsen som måles når sin stabile tilstand. - Start frekvenssweep ved å sende startfrekvenssweep-kommandoen til kontrollregisteret.
1.4 Impedansberegninger
Analog-til-digital-omformeren samples frekvensresponsen fra ukjente impedanser ved opptil 1MSPS med 12-bits oppløsning for hvert punkt i frekvenssveipet. Før lagring av målingene, utfører PmodIA en diskret Fourier Transform (DFT) på sampledet data (1,024 XNUMX samples for hvert frekvenstrinn). To registre lagrer DFT-resultatet: Realregisteret og det imaginære registeret.
Elektrisk impedans inneholder både reelle og imaginære tall. I kartesisk form kan du uttrykke impedans med ligningen:
z = Virkelig + j ∗Imaginær
Hvor Real er den virkelige komponenten, er Imaginary den imaginære komponenten, og ? er et tenkt tall (tilsvarer i = √−1, i matematikk). Du kan også representere impedans i polar form:
Impedans = |z|∠θ
Hvor |Z| er størrelsen og ∠θ er fasevinkelen:
PmodIA utfører ingen beregninger. Etter hver DFT må masterenheten lese verdiene i Real- og Imaginary-registrene.
For å beregne den sanne impedansen, må du ta hensyn til forsterkningen. Du kan finne en eksample forsterkningsfaktorberegning i AD9533 dataarket.
1.5 Temperaturavlesninger
PmodIA har en selvstendig, 13-bits temperatursensor for å overvåke enhetens temperatur. Se AD5933-databladet for mer informasjon om styring av denne modulen.
1.6 Registrer adresser
AD5933-dataarket har en fullstendig tabell over registeradresser.
Fysiske dimensjoner
Pinnene på pinnehodet er plassert 100 mil fra hverandre. PCB er 1.6 tommer langt på sidene parallelt med pinnene på pinnehodet og 0.8 tommer langt på sidene vinkelrett på pinnehodet.
Lastet ned fra Arrow.com.
Copyright Digilent, Inc. Alle rettigheter forbeholdt.
Andre produkt- og firmanavn som er nevnt kan være varemerker for sine respektive eiere.
1300 Henley Court
Pullman, WA 99163
509.334.6306
www.digilentinc.com
Dokumenter / Ressurser
 |
DIGILENT PmodIA med eksterne klokkemikrokontrollerkort [pdfBrukerhåndbok PmodIA med eksterne klokkemikrokontrollerkort, PmodIA, med eksterne klokkemikrokontrollerkort, eksterne klokkemikrokontrollerkort, klokkemikrokontrollerkort, mikrokontrollerkort, tavler |