Referenční příručka PmodIA™
Upraveno 15. dubna 2016
Tato příručka platí pro PmodIA rev. A
Nadview
PmodIA je impedanční analyzátor postavený na Analog Devices AD5933 12-bit Impedance Converter Network Analyzer.
Mezi vlastnosti patří:
- Impedanční analyzátor s 12bitovým impedančním převodníkem
- Změřte hodnoty impedance v rozsahu od 100Ω do 10 MΩ.
- Programovatelné rozmítání frekvence
- Programovatelný zisk ampdoživotní
- Volitelné generování externích hodin
- Malá velikost PCB pro flexibilní návrhy 1.6 palce × 0.8 palce (4.1 cm × 2.0 cm)
- 2×4pinový port s rozhraním I²C
- Dodržuje specifikace rozhraní Digilent
- Knihovna a přampkód souboru dostupný v centru zdrojů
PmodIA.
Popis funkce
PmodIA využívá Analog Devices AD5933 s vestavěným frekvenčním generátorem a analogově-digitálním převodníkem (ADC), aby bylo možné vybudit neznámou vnější impedanci na známé frekvenci. Tato známá frekvence je vysílána přes jeden z konektorů SMA. Frekvenční odezva je zachycena druhým konektorem SMA a odeslána do ADC a na s je provedena diskrétní Fourierova transformace (DFT).ampvedená data, ukládající skutečné a imaginární části řešení do datových registrů na čipu. Z těchto dvou datových slov lze vypočítat velikost neznámé impedance a také relativní fázi impedance v každém bodě generovaného frekvenčního rozmítání.
1.1 Rozhraní I² C
PmodIA funguje jako slave zařízení využívající komunikační protokol I²C. Standard rozhraní I² C používá dvě signálové linky. Toto jsou data I² C a hodiny I² C. Tyto signály se mapují na sériová data (SDA) a sériové hodiny (SCL) na PmodIA. (Viz Tabulka 1.) Následující pokyny vysvětlují, jak číst a zapisovat do zařízení.
Při zápisu do PmodIA musíte vzít v úvahu dva protokoly: bajt zápisu/příkazový bajt a blokový zápis. Zápis jednoho bajtu z masteru na slave vyžaduje, aby master inicioval spouštěcí podmínku a poslal 7bitovou adresu slave. Pro úspěšný zápis do podřízeného zařízení musíte držet bit čtení/zápis na nízké úrovni. PmodIA by měl při spuštění nastavit adresu slave na 0001101 (0x0D). Poté, co slave potvrdí svou adresu, musí master poslat adresu registru, do kterého chce zapisovat. Jakmile slave potvrdí přijetí této adresy, master pošle jeden datový bajt, který by slave měl potvrdit návratovým bitem. Master by pak měl vydat stop podmínku.
Tento protokol můžete také použít k nastavení ukazatele na adresu registru. Poté, co master odešle adresu slave zařízení a bit zápisu a slave odpoví potvrzovacím bitem, master odešle bajt příkazu ukazatele (10110000 nebo 0xB0). Slave provede potvrzovací bit a potom master pošle adresu registru, na který má ukazovat v paměti. Až zařízení bude příště číst nebo zapisovat data do registru, objeví se na této adrese.
Poznámka: Ukazatel musí být nastaven před použitím protokolů blokového zápisu nebo blokového čtení.
Protokol zápisu bloku můžete provést podobným způsobem jako nastavení ukazatele. Odešlete příkaz k zápisu bloku (10100000 nebo 0xA0) místo příkazu ukazatele a počet odesílaných bajtů (reprezentovaný jako bajt) nahradí adresu registru, přičemž následující datové bajty budou indexovány nulou. Při čtení dat z PmodIA používejte dva stejné protokoly: příjem bajtu a čtení bloku.
| Konektor J1 – komunikace I²C | ||
| Kolík | Signál | Popis |
| 1, 2 | SCL | Hodiny I² C |
| 3, 4 | SDA | I² C data |
| 5, 6 | GND | Napájení Uzemnění |
| 7, 8 | VCC | Napájení (3.3V/5V) |
1.2 Zdroj hodin
PmodIA má vnitřní oscilátor, který generuje hodiny 16.776 MHz pro chod zařízení. Externí hodiny můžete použít nahráním IC4 na PmodIA a nastavením bitu 3 v řídicím registru (adresa registru 0x80 a 0x81).
Schéma PmodIA poskytuje seznam doporučených oscilátorů. Schéma je dostupné na produktové stránce PmodIA na adrese www.digilentinc.com.
1.3 Nastavení frekvenčního rozmítání
Elektrická impedance,?, obvodu se může měnit v rozsahu frekvencí. PmodIA vám umožňuje snadno nastavit frekvenční rozmítání pro nalezení impedančních charakteristik obvodu. Nejprve musíte nastavit rozhraní I² C mezi hostitelskou deskou a PmodIA. PmodIA vyžaduje tři informace k provedení frekvenčního rozmítání: počáteční frekvenci, počet kroků v rozmítání a přírůstek frekvence po každém kroku. Parametry počáteční frekvence a přírůstku na krok jsou uloženy jako 24bitová slova. Parametr počet kroků je uložen jako 9bitové slovo.
Můžete naprogramovat objem od špičky po špičkutage výstupní frekvence v rozmítání nastavením bitů 10 a 9 v řídicím registru. Vrchol k vrcholu svtage je třeba vhodně nastavit ve vztahu k testu impedance. Je to proto, aby se předešlo vnitřním operacímamps od pokusu dodat výstupní objtage nebo proud nad jejich maximální kapacitu. Při použití 20ohmového zpětnovazebního rezistoru se doporučuje nastavit vrcholový až vrcholový objemtage buď na 200 mV nebo 400 mV a při použití 100K-ohmového zpětnovazebního rezistoru nastavte špičku na špičkutage na 1V.
Jakmile je obvod vybuzen, nějakou dobu trvá, než dosáhne svého ustáleného stavu. Můžete naprogramovat dobu ustálení pro každý bod frekvenčního rozmítání zapsáním hodnoty do registru adres 0x8A a 0x8B. Tato hodnota představuje počet period výstupní frekvence, které bude analogově-digitální převodník ignorovat před spuštěním sampling frekvenční odezvu. (Seznam registrů a jejich odpovídající parametry naleznete v tabulce 2.)
| Registrovat adresu | Parametr |
| 0x80, 0x81 | Řídicí registr (Bit-10 a Bit-9 nastavují špičkovou objtage pro výstupní frekvenci). |
| 0x82, 0x83, 0x84 | Počáteční frekvence (Hz) |
| 0x85, 0x86, 0x87 | Přírůstek na krok (Hz) |
| 0x88, 0x89 | Počet kroků v rozmítání |
| 0x8A, 0x8B | Doba ustálení (počet period výstupní frekvence) |
Můžete vypočítat 24bitové slovo, které se má uložit na adresy registru pro parametry počáteční frekvence a přírůstek na krok, pomocí níže uvedených rovnic kódu počáteční frekvence a kódu přírůstku frekvence. Tyto rovnice a další informace naleznete také v datovém listu AD5933.
Jakmile nastavíte tyto parametry, proveďte následující kroky pro spuštění frekvenčního rozmítání (parafrázováno z datového listu AD5933):
- Vstupte do pohotovostního režimu odesláním příkazu standby do řídicího registru.
- Vstupte do režimu inicializace odesláním příkazu inicializace s počáteční frekvencí do řídicího registru.
To umožňuje, aby měřený obvod dosáhl svého ustáleného stavu. - Spusťte rozmítání frekvence odesláním příkazu rozmítání spouštěcí frekvence do řídicího registru.
1.4 Výpočty impedance
Analogově-digitální převodník sampméně frekvenční odezva od neznámých impedancí až do 1MSPS s 12bitovým rozlišením pro každý bod frekvenčního rozmítání. Před uložením měření PmodIA provede diskrétní Fourierovu transformaci (DFT) na sampled data (1,024 samplesů pro každý frekvenční krok). Výsledky DFT ukládají dva registry: skutečný registr a imaginární registr.
Elektrická impedance obsahuje reálná i imaginární čísla. V kartézském tvaru můžete impedanci vyjádřit rovnicí:
z = Reálné + j ∗Imaginární
Kde Real je skutečná složka, Imaginární je imaginární složka a ? je imaginární číslo (v matematice ekvivalentní i = √−1). Impedanci můžete také reprezentovat v polární formě:
Impedance = |z|∠θ
Kde |Z| je velikost a ∠θ je fázový úhel:
PmodIA neprovádí žádné výpočty. Po každém DFT musí hlavní zařízení přečíst hodnoty v registrech Real a Imaginary.
Abyste mohli vypočítat skutečnou impedanci, musíte vzít v úvahu zisk. Můžete najít example výpočet faktoru zisku v datovém listu AD9533.
1.5 Údaje o teplotě
PmodIA má samostatný 13bitový teplotní senzor pro monitorování teploty zařízení. Více informací o ovládání tohoto modulu naleznete v datovém listu AD5933.
1.6 Registrace adres
Datový list AD5933 má kompletní tabulku registračních adres.
Fyzické rozměry
Kolíky na hlavičce kolíků jsou od sebe vzdáleny 100 mil. Deska plošných spojů je 1.6 palce dlouhá na stranách rovnoběžných s kolíky na hlavičce kolíků a 0.8 palce na stranách kolmých na hlavičku kolíků.
Staženo z Arrow.com.
Copyright Digilent, Inc. Všechna práva vyhrazena.
Ostatní uvedené názvy produktů a společností mohou být ochrannými známkami příslušných vlastníků.
1300 Henley Court
Pullman, WA 99163
509.334.6306
www.digilentinc.com
Dokumenty / zdroje
 |
DIGILENT PmodIA s deskami mikrokontroléru s externími hodinami [pdfUživatelská příručka PmodIA s deskami externího mikrokontroléru s hodinami, PmodIA, s deskami mikrokontroléru s externími hodinami, desky mikrokontroléru s externími hodinami, desky mikrokontroléru hodin, desky mikrokontroléru, desky |