Довідковий посібник PmodIA™
Переглянуто 15 квітня 2016 р
Цей посібник стосується версії PmodIA rev. А
закінченоview
PmodIA — це аналізатор імпедансу, побудований на основі 5933-розрядного мережевого аналізатора перетворювача імпедансу AD12 від Analog Devices.
Особливості включають:
- Аналізатор імпедансу з 12-розрядним перетворювачем імпедансу
- Вимірюйте значення імпедансу в діапазоні від 100 Ом до 10 МОм.
- Програмована розгортка частоти
- Програмоване посилення ampлібератор
- Додаткова зовнішня генерація годинника
- Невеликий розмір друкованої плати для гнучкої конструкції 1.6 × 0.8 дюйма (4.1 см × 2.0 см)
- 2×4-контактний порт з інтерфейсом I²C
- Відповідає специфікації інтерфейсу Digilent
- Бібліотека та впрampкод файлу доступний у центрі ресурсів
PmodIA.
Функціональний опис
PmodIA використовує Analog Devices AD5933 з вбудованим генератором частоти та аналого-цифровим перетворювачем (АЦП), щоб мати можливість збуджувати зовнішній невідомий імпеданс на відомій частоті. Ця відома частота надсилається через один із роз’ємів SMA. Частотна характеристика фіксується іншим роз’ємом SMA та надсилається до АЦП, а на s виконується дискретне перетворення Фур’є (DFT).ampдані, що зберігають реальні та уявні частини рішення в регістрах даних на кристалі. Величина невідомого імпедансу, а також відносна фаза імпедансу в кожній точці згенерованої частотної розгортки можуть бути обчислені з цих двох слів даних.
Інтерфейс 1.1 I²C
PmodIA діє як підлеглий пристрій, використовуючи протокол зв’язку I²C. Стандарт інтерфейсу I²C використовує дві сигнальні лінії. Це дані I² C і годинник I² C. Ці сигнали відображаються відповідно на послідовних даних (SDA) і послідовному годиннику (SCL) на PmodIA. (Див. таблицю 1.) У наведених нижче інструкціях пояснюється, як читати та записувати на пристрій.
Ви повинні враховувати два протоколи під час запису в PmodIA: байт запису/байт команди та запис блоку. Запис одного байта від головного до підлеглого вимагає від головного ініціювати умову запуску та надіслати 7-бітну адресу підлеглого. Ви повинні утримувати біт читання/запису на низькому рівні, щоб успішно записувати на підлеглий пристрій. PmodIA має встановити підлеглу адресу як 0001101 (0x0D) після запуску. Після того, як підлеглий пристрій підтвердить свою адресу, головний має надіслати адресу реєстру, до якого він хоче писати. Як тільки підлеглий пристрій підтвердить отримання цієї адреси, головний пристрій надішле один байт даних, який підлеглий пристрій має підтвердити за допомогою біта повернення. Потім майстер повинен видати умову зупинки.
Ви також можете використовувати цей протокол для встановлення покажчика для адреси реєстру. Після того як ведучий надсилає адресу підпорядкованого пристрою та біт запису, а підлеглий пристрій відповідає бітом підтвердження, провідний надсилає байт команди вказівника (10110000 або 0xB0). Підлеглий пристрій затвердить біт підтвердження, а потім провідний надішле адресу регістра, на який потрібно вказати в пам’яті. Наступного разу, коли пристрій зчитує або записує дані в регістр, це відбуватиметься за цією адресою.
Примітка: Покажчик має бути встановлений перед використанням протоколів блокового запису або блокового читання.
Ви можете виконати протокол блокового запису подібним чином до встановлення покажчика. Надішліть команду запису блоку (10100000 або 0xA0) замість команди покажчика, і кількість байтів, що надсилаються (представлена у вигляді байтів), займе місце адреси реєстру, а наступні байти даних будуть індексовані нулем. Використовуйте ті самі два протоколи під час читання даних із PmodIA: отримання байтів і блокове читання.
| Роз’єм J1 – I² C Communications | ||
| Pin | Сигнал | опис |
| 1, 2 | SCL | I² C годинник |
| 3, 4 | ПДР | Дані I² C |
| 5, 6 | GND | Заземлення джерела живлення |
| 7, 8 | VCC | Блок живлення (3.3 В/5 В) |
1.2 Джерело годинника
PmodIA має внутрішній генератор, який генерує тактову частоту 16.776 МГц для роботи пристрою. Ви можете використовувати зовнішній годинник, завантаживши IC4 на PmodIA та встановивши біт 3 у керуючому регістрі (адреса регістру 0x80 та 0x81).
Схема PmodIA надає список рекомендованих генераторів. Схема доступна на сторінці продукту PmodIA за адресою www.digilentinc.com.
1.3 Налаштування частотної розгортки
Електричний опір, ?, кола може змінюватися в діапазоні частот. PmodIA дозволяє легко налаштувати розгортку частоти, щоб знайти характеристики імпедансу схеми. По-перше, ви повинні налаштувати інтерфейс I²C між головною платою та PmodIA. PmodIA вимагає три частини інформації для виконання розгортки частоти: початкова частота, кількість кроків у розгортці та приріст частоти після кожного кроку. Параметри початкової частоти та приросту на крок зберігаються як 24-розрядні слова. Параметр кількості кроків зберігається як 9-бітне слово.
Ви можете запрограмувати гучність від піку до пікуtage вихідної частоти в розгортці шляхом установки бітів 10 і 9 в регістрі керування. Об’єм від піку до пікуtage має бути встановлено відповідним чином по відношенню до випробування імпедансу. Це робиться для того, щоб уникнути внутрішніхamps від спроби доставити вихідний обсягtage або струм перевищує їх максимальну здатність. Рекомендується, щоб при використанні резистора зворотного зв’язку 20 Ом встановлювали максимальну гучністьtage до 200 мВ або 400 мВ, а при використанні резистора зворотного зв’язку 100 КОм встановіть максимальну напругуtagе при 1В.
Після збудження схеми потрібен деякий час, щоб досягти свого стійкого стану. Ви можете запрограмувати час встановлення для кожної точки розгортки частоти, записавши значення в адреси реєстру 0x8A та 0x8B. Це значення представляє кількість періодів вихідної частоти, які аналого-цифровий перетворювач ігноруватиме перед початком sampзміна частотної характеристики. (Перелік регістрів і відповідних їм параметрів див. у таблиці 2.)
| Адреса реєстрації | Параметр |
| 0x80, 0x81 | Контрольний регістр (Біт-10 і Біт-9 встановлюють гучність від піку до піку).tage для вихідної частоти). |
| 0x82, 0x83, 0x84 | Початкова частота (Гц) |
| 0x85, 0x86, 0x87 | Крок на крок (Гц) |
| 0x88, 0x89 | Кількість кроків у розгортці |
| 0x8A, 0x8B | Час встановлення (кількість періодів вихідної частоти) |
Ви можете обчислити 24-розрядне слово, яке потрібно зберегти за адресами регістрів для параметрів початкової частоти та приросту на крок, використовуючи наведені нижче рівняння коду початкової частоти та коду приросту частоти. Ви також можете знайти ці рівняння та додаткову інформацію в таблиці даних AD5933.
Після того, як ви встановили ці параметри, виконайте наступні кроки, щоб почати розгортку частоти (перефразовано з таблиці даних AD5933):
- Перейдіть у режим очікування, надіславши команду очікування в регістр керування.
- Увійдіть у режим ініціалізації, надіславши команду ініціалізації з початковою частотою до регістру керування.
Це дозволяє вимірюваному ланцюгу досягти свого сталого стану. - Почніть розгортку частоти, надіславши команду запуску розгортки частоти в керуючий регістр.
1.4 Розрахунок імпедансу
Аналого-цифровий перетворювач sampдає частотну характеристику від невідомих імпедансів зі швидкістю до 1 MSPS з роздільною здатністю 12 біт для кожної точки частотної розгортки. Перед збереженням вимірювань PmodIA виконує дискретне перетворення Фур’є (DFT) на sampсвітлодіодні дані (1,024 сampдля кожного кроку частоти). Два регістри зберігають результат DFT: реальний регістр і уявний регістр.
Електричний імпеданс містить як дійсні, так і уявні числа. У декартовій формі ви можете виразити імпеданс за допомогою рівняння:
z = Справжній + j ∗ Уявний
Де Real — дійсний компонент, Imaginary — уявний компонент, а ? є уявним числом (еквівалент i = √−1 у математиці). Ви також можете представити імпеданс у полярній формі:
Імпеданс = |z|∠θ
Де |Z| – величина, а ∠θ – фазовий кут:
PmodIA не виконує жодних обчислень. Після кожного DFT провідний пристрій повинен зчитувати значення в дійсних і уявних регістрах.
Щоб розрахувати справжній імпеданс, необхідно врахувати коефіцієнт посилення. Можна знайти колишньогоample розрахунок коефіцієнта посилення в таблиці даних AD9533.
1.5 Показники температури
PmodIA має автономний 13-бітний датчик температури для моніторингу температури пристрою. Будь ласка, зверніться до таблиці даних AD5933 для отримання додаткової інформації про керування цим модулем.
1.6 Реєстрація адрес
Таблиця даних AD5933 містить повну таблицю адрес реєстру.
Фізичні розміри
Штифти на заголовку шпильки розташовані на відстані 100 мілі один від одного. Довжина друкованої плати становить 1.6 дюйма з боків, паралельних контактам штифтового роз’єму, і 0.8 дюйма з боків, перпендикулярних штифтовому роз’єму.
Завантажено з Arrow.com.
Авторське право Digilent, Inc. Усі права захищено.
Інші згадані назви продуктів і компаній можуть бути торговими марками відповідних власників.
1300 Хенлі Корт
Пулман, штат Вашингтон, 99163
509.334.6306
www.digilentinc.com
Документи / Ресурси
 |
DIGILENT PmodIA із зовнішніми платами мікроконтролера годинника [pdfПосібник користувача PmodIA із зовнішніми платами мікроконтролера годинника, PmodIA, із платами мікроконтролера зовнішнього годинника, плати мікроконтролера зовнішнього годинника, плати мікроконтролера годинника, плати мікроконтролера, плати |