Manual de referência do PmodIA™
Revisado em 15 de abril de 2016
Este manual se aplica ao PmodIA rev. A
Sobreview
O PmodIA é um analisador de impedância construído em torno do Analisador de Rede Conversor de Impedância de 5933 bits AD12 da Analog Devices.
Os recursos incluem:
- Analisador de impedância com conversor de impedância de 12 bits
- Meça valores de impedância variando de 100Ω a 10 MΩ.
- Varredura de frequência programável
- Ganho programável ampmais vivo
- Geração de relógio externo opcional
- Tamanho de PCB pequeno para designs flexíveis 1.6 cm × 0.8 cm (4.1 pol × 2.0 pol)
- Porta de 2×4 pinos com interface I²C
- Segue especificação de interface Digilent
- Biblioteca e exampcódigo le disponível no centro de recursos
O PmodIA.
Descrição funcional
O PmodIA utiliza Analog Devices AD5933 com seu gerador de frequência integrado e conversor analógico-digital (ADC) para poder excitar uma impedância externa desconhecida em uma frequência conhecida. Esta frequência conhecida é enviada através de um dos conectores SMA. A resposta de frequência é capturada pelo outro conector SMA e enviada ao ADC e uma transformada discreta de Fourier (DFT) é realizada em sampdados conduzidos, armazenando as partes reais e imaginárias da solução nos registradores de dados no chip. A magnitude da impedância desconhecida, bem como a fase relativa da impedância em cada ponto da varredura de frequência gerada, podem ser calculadas a partir destas duas palavras de dados.
1.1 Interface I²C
O PmodIA atua como um dispositivo escravo utilizando protocolo de comunicação I² C. O padrão de interface I² C utiliza duas linhas de sinal. Estes são dados I² C e relógio I² C. Esses sinais são mapeados para os dados seriais (SDA) e o relógio serial (SCL), respectivamente, no PmodIA. (Consulte a Tabela 1.) As instruções a seguir explicam como ler e gravar no dispositivo.
Você deve considerar dois protocolos ao gravar no PmodIA: o byte de gravação/byte de comando e a gravação em bloco. Escrever um único byte do mestre para o escravo exige que o mestre inicie uma condição inicial e envie o endereço do escravo de 7 bits. Você deve manter o bit de leitura/gravação baixo para gravar no dispositivo escravo com sucesso. O PmodIA deve definir o endereço do escravo como 0001101 (0x0D) na inicialização. Após o escravo reconhecer seu endereço, o mestre deve enviar o endereço do registrador no qual deseja escrever. Assim que o escravo confirmar o recebimento deste endereço, o mestre enviará um único byte de dados que o escravo deverá confirmar com um bit de retorno. O mestre deverá então emitir uma condição de parada.
Você também pode usar este protocolo para definir um ponteiro para um endereço de registro. Depois que o mestre envia o endereço do escravo e o bit de gravação, e o escravo responde com um bit de confirmação, o mestre envia um byte de comando do ponteiro (10110000 ou 0xB0). O escravo irá declarar um bit de reconhecimento e então o mestre enviará o endereço do registrador para apontar na memória. Na próxima vez que o dispositivo ler ou gravar dados em um registrador, isso ocorrerá neste endereço.
Observação: O ponteiro deve ser definido antes de usar protocolos de gravação ou leitura de bloco.
Você pode executar um protocolo de gravação de bloco de maneira semelhante à configuração de um ponteiro. Envie o comando de gravação de bloco (10100000 ou 0xA0) no lugar do comando de ponteiro, e o número de bytes enviados (representado como um byte) tomará o lugar do endereço do registro com os bytes de dados subsequentes sendo indexados em zero. Use os mesmos dois protocolos ao ler dados do PmodIA: receber byte e ler bloco.
| Conector J1 – I² C Comunicações | ||
| Alfinete | Sinal | Descrição |
| 1, 2 | SCL | Relógio I² C |
| 3, 4 | Adventista do Sétimo Dia | Dados I² C |
| 5, 6 | Terra | Fonte de alimentação Terra |
| 7, 8 | VCC | Fonte de alimentação (3.3V/5V) |
1.2 Fonte do Relógio
O PmodIA possui um oscilador interno que gera um clock de 16.776 MHz para operar o dispositivo. Você pode usar um relógio externo carregando IC4 no PmodIA e definindo o bit 3 no registro de controle (endereço de registro 0x80 e 0x81).
O esquema PmodIA fornece uma lista de osciladores recomendados. O esquema está disponível na página do produto PmodIA em www.digilentinc.com.
1.3 Configurando uma varredura de frequência
A impedância elétrica, ?, de um circuito pode variar em uma faixa de frequências. O PmodIA permite configurar facilmente uma varredura de frequência para encontrar as características de impedância de um circuito. Primeiro, você deve configurar uma interface I² C entre a placa host e o PmodIA. O PmodIA requer três informações para realizar uma varredura de frequência: uma frequência inicial, o número de etapas na varredura e o incremento de frequência após cada etapa. A frequência inicial e os parâmetros de incremento por passo são armazenados como palavras de 24 bits. O parâmetro do número de etapas é armazenado como uma palavra de 9 bits.
Você pode programar o vol pico a picotage da frequência de saída na varredura definindo os bits 10 e 9 no registro de controle. O pico a pico voltage precisa ser ajustado adequadamente em relação ao teste de impedância. Isto é para evitar a operação internaamps de tentar entregar um vol de saídatage ou corrente além de sua capacidade máxima. Recomenda-se que, ao usar o resistor de realimentação de 20 ohms, para definir o vol pico a picotage para 200mV ou 400mV e ao usar o resistor de feedback de 100K-ohm, defina o vol pico a picotage em 1V.
Depois que o circuito for excitado, levará algum tempo para atingir seu estado estacionário. Você pode programar um tempo de acomodação para cada ponto na varredura de frequência escrevendo um valor nos endereços de registro 0x8A e 0x8B. Este valor representa o número de períodos de frequência de saída que o conversor analógico-digital irá ignorar antes de iniciarampalterando a resposta de frequência. (Consulte a Tabela 2 para obter uma lista de registros e seus parâmetros correspondentes.)
| Endereço de registro | Parâmetro |
| 0x80, 0x81 | Registro de controle (Bit-10 e Bit-9 definem vol pico a picotage para a frequência de saída). |
| 0x82, 0x83, 0x84 | Frequência inicial (Hz) |
| 0x85, 0x86, 0x87 | Incremento por passo (Hz) |
| 0x88, 0x89 | Número de etapas na varredura |
| 0x8A, 0x8B | Tempo de acomodação (Número de períodos de frequência de saída) |
Você pode calcular a palavra de 24 bits a ser armazenada nos endereços de registro para a frequência inicial e os parâmetros de incremento por etapa usando o código de frequência inicial e as equações de código de incremento de frequência abaixo. Você também pode encontrar essas equações e mais informações na folha de dados do AD5933.
Depois de definir esses parâmetros, execute as seguintes etapas para iniciar a varredura de frequência (parafraseada na folha de dados do AD5933):
- Entre no modo de espera enviando o comando de espera para o registro de controle.
- Entre no modo de inicialização enviando um comando de inicialização com frequência de partida para o registro de controle.
Isso permite que o circuito que está sendo medido atinja seu estado estacionário. - Inicie a varredura de frequência enviando o comando inicial de varredura de frequência para o registrador de controle.
1.4 Cálculos de Impedância
O conversor analógico-digital éampreduz a resposta de frequência de impedâncias desconhecidas em até 1MSPS com resolução de 12 bits para cada ponto na varredura de frequência. Antes de armazenar as medições, o PmodIA realiza uma Transformada Discreta de Fourier (DFT) no sampdados de led (1,024 samparquivos para cada etapa de frequência). Dois registradores armazenam o resultado da DFT: o Registrador Real e o Registrador Imaginário.
A impedância elétrica contém números reais e imaginários. Na forma cartesiana, você pode expressar a impedância com a equação:
z = Real + j ∗Imaginário
Onde Real é o componente real, Imaginário é o componente imaginário e? é um número imaginário (equivalente a i = √−1, em matemática). Você também pode representar a impedância na forma polar:
Impedância = |z|∠θ
Onde |Z| é a magnitude e ∠θ é o ângulo de fase:
O PmodIA não realiza nenhum cálculo. Após cada DFT, o dispositivo mestre deve ler os valores dos registradores Real e Imaginário.
Para calcular a impedância verdadeira, deve-se levar em consideração o ganho. Você pode encontrar um example cálculo do fator de ganho na folha de dados AD9533.
1.5 Leituras de temperatura
O PmodIA possui um sensor de temperatura independente de 13 bits para monitorar a temperatura do dispositivo. Consulte a folha de dados do AD5933 para obter mais informações sobre como controlar este módulo.
1.6 Cadastrar Endereços
A ficha técnica do AD5933 possui uma tabela completa de endereços de registradores.
Dimensões físicas
Os pinos no cabeçote do pino são espaçados de 100 mil. A PCB tem 1.6 polegadas de comprimento nas laterais paralelas aos pinos no cabeçalho do pino e 0.8 polegadas de comprimento nas laterais perpendiculares ao cabeçalho do pino.
Baixado de Arrow.com.
Copyright Digilent, Inc. Todos os direitos reservados.
Outros nomes de produtos e empresas mencionados podem ser marcas comerciais de seus respectivos proprietários.
1300 Henley Tribunal
Pullman, WA 99163
509.334.6306
www.digilentinc.com
Documentos / Recursos
 |
DIGILENT PmodIA com placas microcontroladoras de relógio externo [pdf] Manual do Usuário PmodIA com placas de microcontrolador de relógio externo, PmodIA, com placas de microcontrolador de relógio externo, placas de microcontrolador de relógio externo, placas de microcontrolador de relógio, placas de microcontrolador, placas |