ADI:ADuC7026供给可编程电压，用于评价多电源体系

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简介

高压开关、双极性ADC以及其它具有多个电源的器材一般要求以特定序列施加或移除电源电压。本文提出一种简略且经济高效的办法，用于确认体系在受电源瞬变、中止或序列改变影响下的行为。AD7656-1（表1）便是一个运用多个电源的器材比如，该器材是一款16位、250 kSPS、6通道、同步采样、双极性输入ADC。ADuC7026精细模仿微操控器的四个12位DAC供给DUT的可编程电源电压。运用AD7656-1评价板 和ADuC7026评价板 ，可凭借最少的硬件和软件开发作业来完结原型制造。

表1. AD7656-1典型电源电压和最大电源电流

表1所示为该ADC每个电源的典型电压和最大电流。ADuC7026上四个DAC发生的可编程序列可控电压波形由AD7656-1评价板上的超低噪声和失真AD797 运算放大器来进行调整，以供给额外电源电压和电流。微操控器的速度和可编程性有助于操控电源电压的电压水平、周期、脉冲宽度和斜坡时刻。

例如，运用外部电源时，AD7656-1评价板（增益装备为5）上的AD797放大器能够发生0 V至12.5 V规模内的电压，以驱动ADC的s VDD 供电轨。AD797的高输出驱动才能答应向各供电轨供给高达50 mA的电流。图1给出了该ADC的衔接图。

ADuC7026的DAC数据寄存器能够选用41.78 MHz内核时钟来以7 MHz的速率进行更新，然后使电压更新速率到达最大。下文介绍开发进程并供给运用评价板取得的丈量成果。

硬件开发和设置

硬件衔接和测验设置如图2所示。ADuC7026评价板上的四个DAC输出引脚和AGND别离衔接到AD7656-1评价板上的四个AD797输入端和AGND。Agilent E3631A外部电源模块为AD797供给±15 V电源。经过USB衔接到ADuC7026评价板的电脑则供给5 V电源和串行通讯。

原理图规划

AD7656-1评价板上仅有需求进行的硬件更改与AD797有关。能够针对不同的增益和带宽要求来挑选R1和R2。图3显现的是AD797装备为选用巨细为4的增益，来从ADuC7026 DAC的0 V至2.5 V供给0 V至10 V输出。R3和C1构成一个低通滤波器，以下降高频噪声。CL用作供电轨上的负载电容。

图4显现的是从NI Multisim^™仿真东西得到增益为4时AD797的频率响应。1.0 MHz带宽和73°相位裕量可供给快速瞬态响应和安稳操作。

AD797规划笔记

AD797是一款超低失真、超低噪声运算放大器，选用±15 V电源供电时具有80 µV最大失调电压、超卓的直流精度、800 ns的16位树立时刻、50 mA输出电流以及±13 V输出摆幅等特性，十分合适驱动供电轨。

该器材的容性负载相当大，但未针对这点进行内部补偿，因而有必要选用外部补偿技能来优化该运用。图5显现的是驱动容性负载而导致AD797输出上呈现的振动。

为安稳驱动供电轨上的容性负载，应在输出端和负载之间放置电阻R4。该电阻将运算放大器输出和反应网络与容性负载阻隔开来，可在反应网络的传递函数内引进一个零点，然后下降高频条件下的相移。1 反应电容C2补偿运算放大器输入端的容性负载，包含C1。

运用DAC

ADuC7026精细模仿微操控器配有四个12位电压输出DAC，这些DAC具有轨到轨输出缓冲器、三种可选规模和10 µs树立时刻等特性。

每个DAC有三种可选规模：0 V至VREF（内部带隙2.5 V基准电压源）、0 V至DACREF (0 V至 AV_DD), 和 0 V to AV_DD。规模由操控寄存器DACxCON进行设置。DAC能够选用 0 V to AV_DD规模的外部基准电压源。选用内部基准电压源时，VREF引脚与AGND之间有必要接上一个0.47 µF电容，以保证安稳性。

四个DAC每个都可经过操控寄存器DACxCON和数据寄存器DACxDAT独立装备。经过DACxCON寄存器装备DAC后，可向DACxDAT中写入数据来获取所需的输出电压电平。

四个DAC输出能够轻松选用C言语或汇编言语进行操控。下列C言语代码示例显现怎么选取内部2.5 V基准电压源并将DAC0输出设置为2.5 V。

//connect internal 2.5 V reference to VREF pin

REFCON = 0x01;

//enable DAC0 operation

DAC0CON = 0x12;

//update DAC0DAT register with data 0xFFF

DAC0DAT = 0x0FFF0000;

选用汇编言语时：

DAC0CON[5] is cleared to update DAC0 using core clock (41.78 MHz) for fast update rate;

DAC0CON[1:0] is set to ’10’ to use 0 V to VREF (2.5 V) output range

‘DAC0DAT = 0x0FFF0000’ can be compiled to assembly code with two instructions:

MOV   R0, #0x0FFF0000

STR    R0, [R1, #0x0604]

这两条指令一共需求六个时钟周期来履行，当内核时钟频率为41.78 MHz时对应的更新速率为7 MHz。因而，供电轨之间的时刻延迟能够准确到144 ns。

丈量成果

ADuC7026中的四个DAC为AD7656-1供给四个电源，以测验其在电源瞬态或序列改变下的行为。表2给出了ADC的电源和电压电平。

表2. AD7656-1的电源

四个DAC输出（如表2中所述）的波形是选用示波器取得的，详细如图6所示。各通道的电压电平、周期、脉冲宽度和斜坡时刻均可经过编程设置，操控十分便利。下文将丈量并介绍详细参数。

要使各个电源完成准确的电压电平，可运用可调电阻作为图3中的R1。电压电平经过运用Agilent 34401A数字万用表调整R1来校准。

要确认电压波形的最大频率，应丈量上升和下降斜坡时刻。斜坡时刻与电阻R4和容性负载CL的值有关。针对较慢的斜坡时刻，能够为R4和CL选用较大的电阻和电容值。此处测验了不同负载电容条件下AV_CC 和 DV_CC 的上升和下降斜坡时刻，详细成果如表3所示。选用1 µF电容时的上升波形如图7所示。斜坡时刻在10 V的10%和90%之间测得。

表3. 容性负载条件下的斜坡时刻

电源纹波

AD797具有超卓的直流精度，可经过调整反应电阻R1轻松地为AD7656-1供给准确的规范电压电平。电源的峰峰值纹波是在标称电压电平、200 MHz及20 MHz带宽和0.1 µF容性负载条件下运用DS1204B示波器测得的。表4显现纹波小于标称电压的1%，因而四个电源均符合要求。

表4. 各电源的纹波

生成波形

对ADuC7026源代码进行简略修改后，便能够针对要求评价不同电源条件下器材作业状况的不同运用生成多种不同序列的电压波形。生成的典型波形如图9和图10所示。

图11所示的LabVIEW^® GUI可用于生成电源波形。能够轻松装备四个通道的电压电平、斜坡时刻、周期和序列延迟时刻。GUI和ADuC7026之间运用串行端口进行通讯。

定论

此处运用AD7656-1和ADuC7026评价板开发并验证了一种简略而经济高效的方法来评价电源时序操控影响。ADuC7026评价板为四个电源发生可控可编程时序，以评价不同电源时序/斜坡条件下ADC的作业状况。微操控器中的三相16位PWM发生器能够供给一共七个电压通道。

选用规范±15 V直流电源模块时，此便携式电源评价体系答应规划人员评价ADC，尤其是那些具有较多电源的ADC。

我约请您在中文技能论坛上的ADI社区对阻隔式RS-232接口宣布谈论。

称谢

Aude Richard（ADuC运用工程师）为本文编撰供给了很好的建议和协助，在此表明衷心感谢。

¹Bendaoud, Soufiane 和 Giampaolo Marino, 防止因容性负载而呈现不安稳的实用技能（运用工程师问答—32）模仿对话第38卷第2期 (2004)。