基于正交矢量放大的MRS信号采集模块设计---- 采集模块硬件设计(三)

2014-11-11 10:13:25来源: eefocus

4.5采集电路

4.5.1采集电路设计要求

锁定放大器的两个通道的信号同步性要求很高,需要同步采集芯片来实现。另考虑到仪器的需要,使本采集模块能够采集信号全波,采集芯片至少需要3个采集通道。由于采集的是信号包络,采样率不要求太高,本设计中采用1/4倍Lamor频率来进行采集。本设计中选择6通道同步采集芯片AD7656来实现.

4.5.2 AD7656电路实现



AD7656电路图如图4.19所示。AD7656是16位,6通道同步采集芯片,可以工作在串行或者并行模式下。本设计中对采样率要求不高,而单片机I/O口有限,所以选择工作在串行模式下。在串行模式下,一些管脚都进行了必要的接地。为了采集的精确性,芯片所有的AVCC和AGND之间都接了滤波电容,消除电源中的干扰。AD7656有V1~V6六个模拟输入管脚,组成了A、B、C三对同步采集组。经过低通滤波器后的同相、正交两路信号分别输入V1、V2管脚,由单片机控制CONVST A管脚来实现同步采集的开始与结束。MRS信号直接输入V3管脚,需要的时候由单片机控制CONVST B管脚来实现信号全波采集的开始与结束。剩下的V4、V5、V6管脚作为扩展接口使用。

AD7656采集与数据传输时序图如图4.20所示。单片机将CONVST A管脚置高电平控制开始采集,AD7656将V1、V2管脚检测到的电平转换为二进制数,存在内部寄存器中。在CONVST A的上升沿,BUSY管脚置高电平表示芯片正在转换。转换完成后,BUSY管脚恢复低电平,通知单片机开始接收二进制数据。单片机检测到BUSY管脚恢复低电平后,将CS管脚置低电平,并产生SCLK时钟接收AD7656寄存器内的二进制数据。数据传送完后,单片机将CS管脚恢复高电平,CONVST A管脚恢复低电平,采集完成。


4.6通讯电路

4.6.1 485通讯接口电路

通讯接口采用SP3483芯片,单片机作为下位机与上位机进行通讯。工作电压为3.3V,挂接到系统总线上,传输协议采用485通讯方式,通讯采用半双工方式SP3483在串行接口通信中,是很实用的接口电路,不仅通讯电路结构简单,而且功能齐全,在通信距离、传输速度、驱动负载能力方面均较理想,而且抗干扰能力较强,提高了通讯可靠性。

单片机通过中断口P3.3口控制485总线的流向,正常时为接收状态,需要发送指令时,将端口置高,发送下位机相关数据。在该芯片的6和7脚并联100欧姆的电阻,增加通讯系统的可靠性。硬件电路连接如图4.21所示。



4.6.2同步信号输入接口电路

系统主控板卡与采集模块之间用同步信号来进行通讯,为了避免同步信号对采集模块的干扰,采用光电隔离器6N137来实现同步信号输入接口电路。

光电隔离器是单片机应用系统中常采用的一种隔离电压冲击和电磁干扰的器件,它把发光器件和光敏器件集成在一起通过光实现耦合,构成电——光——电转换的器件。由于光电隔离器输入端和输出端之间的联系是通过光来实现的,可以实现很好的电气隔离。6N137是高速光电隔离器,适用于对数据传送速度要求较高的场合。6N137的内部电路框图如图4.22所示。



6N137的工作原理是,信号从2脚和3脚输入,发光二极管发光,经片内光通道传到光敏二极管,反向偏置的光敏管光照后导通,经电流——电压转换后送到与门的一个输入端,与门的另一个输入为使能端,当使能端为高时与门输出高电平,经输出三极管反向后光电隔离器输出低电平。当输入信号电流小于触发阈值或使能端为低时,输出高电平,但这个逻辑高是集电极开路的,可针对接收电路加上拉电阻或电压调整电路。

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关键字:正交矢量放大  MRS信号采集模块  通讯协议  JLMRS仪器

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/1111/article_10018.html
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