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CS5532在电子万能试验机上的作用

发布时间:2019-4-15 浏览人数:

美国Cirrus Logic公司的CS5532是一款高度集成的模数转换器。由于的电荷平衡技术,其精度可以达到24位。非常适用于科学和医学应用领域的试验机数据采集过程控制和单双极性小信号测量。

1、CS5532概述

CS5532包含了一个低噪音斩波稳定可变增益测量放大器(PGIA)(6nV/Hz@0.1Hz),可选增益为1X、2X、4X、8X、16X、32X,其ADC内部还有一个4阶的调制器,一个数字滤波器,它能提供10种可供选择的字输出率7.5Hz,15Hz,30Hz,60Hz,120Hz,240Hz,480Hz,960Hz,1.92kHz,3.84kHz(XIN=4.9152MHz)。

图1描述了CS5532 ADC的机构,在芯片的前端有一个多路复用器,一个单增益的coarse/fine 电荷输入缓冲器和一个斩波稳定可变增益放大器。单增益放大器设计为轨对轨信号输入,其共模信号范围为VA--VA+,用于模数转换的增益为1X的情况,可变增益放大器用于模数转换的增益被设定为大于1X的情况。

为减轻人ADC与微处理器(MCU)之间的通讯负担,它还有个与SPI和MicrowireTM兼容的线串行接口,在串行时钟口(SCLK)处有个施密特触发器。

2、芯片的使用

2.1寄存器介绍

CS5532 ADC有一个片内控制器,含有大量用户可访问的寄存器,用以保存偏移量增益校验结果指令数据设置操作模式。

图2所示为芯片内部寄存器的结构框图。具体介绍如下:

偏移寄存器/增益寄存器每通道对应组,用于保存校验结果。寄存器中的内容可以读写,用户可以把数据卸载到外部EEP-ROM保存,也可以通过改变寄存器中的内容修改偏移量和增益。

配置寄存器用于设置芯片,包括电压复位短路模拟输入参考电压选择,诊断测试位使能等。

通道寄存器用于保存预装转换指令,每个设置寄存器为32位,可保存20年。

2.2开始使用

在芯片上电后,这些寄存器可以由微处理器进行初始化,然后可以根据设置的工作模式进行单次或连续模数转换以及转换器校验。由于选用的4.9152MHz晶振在启动时有20ms的延迟,在启动处理器后应将ADC的初始化代码延迟20ms,芯片不具有上电复位功能。初始化ADC必须用软件复位,通过串口发送15个OXFF和1个OXFE可复位串口为命令模式。然后在配置寄存器中设置系统复位位,从而复位系统。复位后,系统复位有效位自动置位,可通过读取该位判断是否成功。当系统复位后系统复位位自动归零,ADC返回到命令模式,等待有效的命令输入。

初始化电压参考模式,根据参考电压VREF+和VREF-之间的大小设置配置寄存器的位,然后初始化通道设置寄存器以决定执行校验还是转换,当通道设置寄存器被初始化后,在校验变换器时,可以有三种校验选择:

a.不校验,使用缺省配置;

b.执行系统校验或自校验;

c.下载以前的校验结果到偏移或增益寄存器。

校验用于设置ADC的转移函数为0或斜率,ADC复位后,不校验也能工作并进行测量模拟量,这样转换器将利用芯片的初始值计算输出字,芯片内部电路的原始错误将被保留。

为了转换精度更加精确,偏移和增益校验都应该进行。其中有自校验和系统校验两种:

(1)自偏移校验是转换器的输入引脚短路情况下的校验,自增益校验则是把差分输人弓脚接到VREF+和VREF-上的校验。

(2)用户提供地和满量程的校验信号后,转换器执行系统校验。当执行系统偏移校验时,必须将地信号接参考信号提供给转换器;系统增益校验时,提供满量程信号给转换器。

应该注意的是增益校验必须要在偏移校验之后进行,因为前者需要参考后者。校验周期完成后,SDO置0,结果存放在校验通道出寄存器中的值保存到外部的EEPROM,便于下次使用时可以直接往芯片内部下载而不需要重新校验在校验结束后,系统即可执行转换。

3、CS55532在电子万能试验机上的应用

3.1方案概述

本方案中的控制器包括两路模拟量的放大采集,两路光电编码器信号的倍频判向采集,路方波信号的输出。采用形液晶进行显,利用USB接口与上位机进行通讯。另外,上位机测控软件实时显试验力变形和位移,实时记录力-时间,变形-时间,力-变形和力-位移试验曲线。试验数据采用数据库管理方式,自动保存所有试验数据和曲线,用户可以按照自己要求的任意格式打印试验报告。

3.2原理框图(图3)

4结束语

采用085532后,一方面简化了电路设计,提高了可靠性;另一方面,提高了采集精度,实现了全过程非步进测量。CS5532将在未来的试验机中得到越来越广泛的应用。