adc - applications2 14975dfsdfsdfsdfsdf

1

Conversión Análogo Digital

Fundamentos de los convertidores A/D

JVM-Facultad de Electrónica– Universidad Tecnológica del Perú 2



𝑻𝒆𝒐𝒓𝒆𝒎𝒂 𝒅𝒆 𝑵𝒚𝒒𝒖𝒊𝒔𝒕𝒇𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒆𝒐 = 𝟐 ∗ 𝒇𝒎𝒂𝒙



𝑻𝒆𝒐𝒓𝒆𝒎𝒂 𝒅𝒆 𝑵𝒚𝒒𝒖𝒊𝒔𝒕

𝑪𝒂𝒔𝒐 𝟏 ∶ 𝒇𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒆𝒐 > 𝟐 ∗ 𝒇𝒎𝒂𝒙

Points are digital data, solid curve is the truth. What is the frequency?

0

1000

2000

3000

4000

0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008

Time (sec)

Signal

Señal de 200Hz muestreada a 2000Hz




𝑪𝒂𝒔𝒐 𝟐 ∶ 𝒇𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒆𝒐 = 𝟐 ∗ 𝒇𝒎𝒂𝒙



0

1000

2000

3000

4000

0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008

Time (sec)

Signal




𝑪𝒂𝒔𝒐 𝟑 ∶ 𝒇𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒆𝒐 < 𝟐 ∗ 𝒇𝒎𝒂𝒙



0

1000

2000

3000

4000

0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008

Time (sec)

Signal

Esto es aliasing




𝑭𝑭𝑻

Sampled Data

-3

-2

-1

0

1

2

3

0 2 4 6 8 10

Time (ms)

Vo

lta

ge (

V)

Sampled Data

True Data

FFT Magnitude

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Frequency (kHz)

Vo

lta

ge (

V)

Señal de 100Hz , muestreada a 1600Hz.




𝑭𝑭𝑻

DC + Señal de 100Hz + señal de 400Hz , muestreada a 1600Hz.

Sampled Data

-3

-2

-1

0

1

2

3

0 2 4 6 8 10

Time (ms)

Vo

lta

ge (

V)

Sampled Data

True Data

FFT Magnitude

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Frequency (kHz)

Vo

lta

ge (

V)




𝑭𝑭𝑻

Señal de 1500Hz , muestreada a 1600Hz.

Sampled Data

-3

-2

-1

0

1

2

3

0 2 4 6 8 10

Time (ms)

Vo

lta

ge (

V)

Sampled Data

True Data

FFT Magnitude

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Frequency (kHz)

Vo

lta

ge (

V)

Esto es aliasing



Limita los valores de amplitud

de la señal muestreada en un

conjuntos de valores finitos de

amplitud.



Donde el paso decuantización es:

δ =𝑉

2𝑁

V= Voltaje de referencia

N= Número de bits

δ



+ =



+ =

Es representar los valores por una palabra digital de

longitud fija

111

.

.

.

001

000

Relación de conversiónpara un convertidor A/D ideal


100

11

10

01

00

Dig

ita

l

Analog

0 1/4 1/2 3/4 1 = FS

1LSB

Relación de conversiónpara un convertidor A/D ideal



DSPIC30F4013

ADC - Registros


ADCON1

ADCON2

ADCON3

ADCHS

ADCSSL

ADPCFG

Todos estos registros

son necesarios para

configurar el conversor

analógico digital

dspic

ADC

ADC - Registros


ADCON1

ADCON2

ADCON3

ADCHS

ADCSSL

ADCPFG

ADCON1

• ADC ON-OFF

• Modo Idle

• Formato de salida de

datos

• Fuente de disparo de

conversión

• Autosampling y

sampling manual

• Flag de conversión

terminada

dspic

ADC


ADON=1 ADC Encendido

ADON=0 ADC Apagado


Stop in Idle Mode Bit

ADSIDL=1 El ADC no trabaja en modo Idle

ADSIDL=0 El ADC si trabaja en modo Idle


Data output Format Bits11 = Signed fractional (DOUT = sddd dddd dddd 0000)

10 = Fractional (DOUT = dddd dddd dddd 0000)

01 = Signed integer (DOUT = ssss sddd dddd dddd)

00 = Integer (DOUT = 0000 dddd dddd dddd)

Ver Pag. 475 Manual de

Referencia de la Familia

DSPIC30F


Conversion Trigger Source Select bits111 = Internal counter ends sampling and starts conversion (auto convert)

011 = Motor Control PWM interval ends sampling and starts conversion

010 = General purpose Timer3 compare ends sampling and starts conversion

001 = Active transition on INT0 pin ends sampling and starts conversion

000 = Clearing SAMP bit ends sampling and starts conversion


ASAM: A/D Sample Auto-Start bit

1 = Sampling begins immediately after last conversion completes.

SAMP bit is auto set.

0 = Sampling begins when SAMP bit set


SAMP: A/D Sample Enable bit1 = At least one A/D sample/hold amplifier is sampling

0 = A/D sample/hold amplifiers are holding

When ASAM = 0, writing ‘1’ to this bit will start sampling.

When SSRC = 000, writing ‘0’ to this bit will end sampling and start conversion


DONE: A/D Conversion Status bit

1 = A/D conversion is done

0 = A/D conversion is not done

Clearing this bit will not effect any operation in progress.

Cleared by software or start of a new conversion.


Falta

mucho??

Ya quiero ver

mi

Aún estamos

empezando..


Presta

atención…Ahora

estudiaremos

el ADCON2..

ADC - Registros


ADCON1

ADCON2

ADCON3

ADCHS

ADCSSL

ADCPFG

ADCON2• Configuración de la

entrada del Voltaje

de Referencia.

• Modo del Buffer.

• Estado del Buffer

• Muestras del ADC

antes de una

interrupción

• Uso alternativo del

MUXA y MUX B

dspic

ADC


Voltage

Reference

Configuration

bits.


CSCNA: Scan Input Selections for CH0+ S/H Input for MUX A

Input Multiplexer Setting bit

1 = Scan inputs

0 = Do not scan inputs


BUFS: Buffer Fill Status bit

Only valid when BUFM = 1 (ADRES split into 2 x 8-word buffers)

1 = A/D is currently filling buffer 0x8-0xF, user should access data in 0x0-0x7

0 = A/D is currently filling buffer 0x0-0x7, user should access data in 0x8-0xF


SMPI<3:0>: Sample/Convert Sequences Per Interrupt Selection bits

1111 = Interrupts at the completion of conversion for each 16th sample/convert sequence

1110 = Interrupts at the completion of conversion for each 15th sample/convert sequence

.....

0001 = Interrupts at the completion of conversion for each 2nd sample/convert sequence

0000 = Interrupts at the completion of conversion for each sample/convert sequence


BUFM: Buffer Mode Select bit

1 = Buffer configured as two 8-word buffers ADCBUF(15...8), ADCBUF(7...0)

0 = Buffer configured as one 16-word buffer ADCBUF(15...0)


ALTS: Alternate Input Sample Mode Select bit

1 = Uses MUX A input multiplexer settings for first sample, then

alternate between MUX B and MUX A input multiplexer settings

for all subsequent samples

0 = Always use MUX A input multiplexer settings


Presta

atención…Ahora

estudiaremos

el ADCON3..

ADC - Registros


ADCON1

ADCON2

ADCON3

ADCHS

ADCSSL

ADCPFG

ADCON3

• Determinación del

tiempo del muestreo

automático.

• Fuente de reloj del

ADC.

• Determinación de

ciclos de reloj para la

conversión.

dspic

ADC


SAMC<4:0>: Auto Sample Time bits

11111 = 31 TAD

·····

00001 = 1 TAD

00000 = 0 TAD

¡Ay, caramba!Qué es el

TAD??


Registro

SAMC

Registro

ADCS

EL TAD es el Tiempo del Ciclo de Relojque require el conversor A/D paraconvertir una señal.

Se necesita un total de 14 ciclos deTAD para realizar una conversioncompleta.


EL TAD mínimo es de 667ns para VDD=5V

Ejm:


EL TAD minimo es de 667ns para VDD=5VEjm:

Si tengo un sistema funcionando a 24MIPS.

TCY = 1/24M = 41.66ns

ADCS = 2*( TAD/ TCY )-1 = 32

ADCS = ‘100000’

ACTUAL TAD = (41.66ns/2)( ADCS +1 )

ACTUAL TAD = 687.39ns

Si SSRC = ‘111’ y SAMC = ‘00001’

Tiempo de muestreo= Tiempo de adquisición + Tiempo de conversión

Tiempo de muestreo= 1 TAD + 14 TAD = 15TAD = 15* 687.39ns

Tiempo de muestreo= 10.31us

Frecuencia de Muestreo = 1 / Tiempo de Muestreo = 96.99KHz


SAMC<4:0>: Auto Sample Time bits

11111 = 31 TAD

·····

00001 = 1 TAD

00000 = 0 TAD

¡De pelos!


ADRC: A/D Conversion Clock Source bit

1 = A/D internal RC clock

0 = Clock derived from system clock


ADCS<5:0>: A/D Conversion Clock Select bits

111111 = TCY/2 • (ADCS<5:0> + 1) = 32 • TCY

······

000001 = TCY/2 • (ADCS<5:0> + 1) = TCY

000000 = TCY/2 • (ADCS<5:0> + 1) = TCY/2

ADC - Registros


ADCON1

ADCON2

ADCON3

ADCHS

ADCSSL

ADCPFG

ADCHS

• Selección del canal a

convertir

• Seteo de las

referencias negativas

del CHA y CHB

dspic

ADC


CH0NA: Channel 0 Negative Input Select for MUX A

Multiplexer Setting bit

1 = Channel 0 negative input is AN1

0 = Channel 0 negative input is VREF


CH0SA<3:0>: Channel 0 Positive Input Select for MUX A

Multiplexer Setting bit1111 = Channel 0 positive input is AN15

1110 = Channel 0 positive input is AN14


·····



ADC - Registros


ADCON1

ADCON2

ADCON3

ADCHS

ADCSSL

ADCPFG

ADCSSL

• Selección de

los canales a

escanear.

dspic

ADC


CSSL<15:0>: A/D Input Pin Scan Selection bits

1 = Select ANx for input scan

0 = Skip ANx for input scan

ADC - Registros


ADCON1

ADCON2

ADCON3

ADCHS

ADCSSL

ADCPFG

ADCPFG

• Configura los

pines como

analógico ó I/O

digital.

dspic

ADC


ADPCFG : Port Configuration Register0 = Input analog

1 = I/O Digital

Todos los pines analógicos seleccionados configurarlos

en el TRISX como entradas para evitar conflictos.

ADC - Registros


Yujuuuu……

Terminamos

!!!

ADC - Registros


Aun falta el ver

la

programación

en C.

ADC - Registros


ADC - Interrupción


ADC - Registros


ADC -Interrupción


ADC - Interrupción


ADC - Registros


1 canal Todos los canales

ADC - Registros


ADC - Pines


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