PmodIA™ 参考手册
15 年 2016 月 XNUMX 日修订
本手册适用于 PmodIA 修订版。 A
超过view
PmodIA 是一款围绕 Analog Devices AD5933 12 位阻抗转换器网络分析仪构建的阻抗分析仪。
其特点包括：
- 带 12 位阻抗转换器的阻抗分析仪
- 测量 100Ω 至 10 MΩ 范围内的阻抗值。
- 可编程频率扫描
- 可编程增益 amp扩音器
- 可选的外部时钟生成
- 用于灵活设计的小 PCB 尺寸 1.6 in × 0.8 in (4.1 cm × 2.0 cm)
- 2×4针端口，带I²C接口
- 遵循 Digilent 接口规范
- 图书馆和前任amp资源中心提供的 le 代码
PmodIA。
功能描述
PmodIA 利用 Analog Devices AD5933 及其板载频率发生器和模数转换器 (ADC)，能够以已知频率激发外部未知阻抗。 该已知频率通过 SMA 连接器之一发送出去。 频率响应由另一个 SMA 连接器捕获并发送到 ADC，并对 s 执行离散傅立叶变换 (DFT)ampLED 数据，将解的实部和虚部存储在片上数据寄存器中。 未知阻抗的大小以及生成的频率扫描中每个点的阻抗的相对相位可以根据这两个数据字计算出来。
1.1 I²C 接口
PmodIA 充当使用 I² C 通信协议的从设备。 I² C 接口标准使用两条信号线。 它们是 I² C 数据和 I² C 时钟。 这些信号分别映射到 PmodIA 上的串行数据 (SDA) 和串行时钟 (SCL)。 （参见表 1。）以下说明解释了如何读取和写入设备。
写入 PmodIA 时必须考虑两种协议：写入字节/命令字节和块写入。 从主机向从机写入单个字节需要主机发起启动条件并发送 7 位从机地址。 您必须将读/写位保持为低电平才能成功写入从设备。 PmodIA 应在启动时将从机地址设置为 0001101 (0x0D)。 从机确认其地址后，主机必须发送其要写入的寄存器的地址。 一旦从机确认收到该地址，主机将发送一个数据字节，从机应使用返回位进行确认。 然后主机应发出停止条件。
您还可以使用此协议来设置寄存器地址的指针。 主设备发送从设备地址和写入位，并且从设备以确认位响应后，主设备发送指针命令字节（10110000，或0xB0）。 从机将声明一个确认位，然后主机将发送寄存器的地址以指向内存。 下次设备从寄存器读取数据或向寄存器写入数据时，将发生在该地址。
笔记： 必须在使用块写入或块读取协议之前设置指针。
您可以以与设置指针类似的方式执行块写入协议。 发送块写命令（10100000 或 0xA0）代替指针命令，并且发送的字节数（表示为字节）将代替寄存器地址，后续数据字节为零索引。 从 PmodIA 读取数据时使用相同的两个协议：接收字节和块读取。
| 连接器 J1 – I² C 通信 | ||
| 别针 | 信号 | 描述 |
| 1、2 | 新加坡 | I²C时钟 |
| 3、4 | 南达科他州 | I²C 数据 |
| 5、6 | 地线 | 电源地 |
| 7、8 | 电压控制电路 | 电源（3.3V/5V） |
1.2 时钟源
PmodIA 有一个内部振荡器，可生成 16.776 MHz 时钟来运行器件。 您可以通过在 PmodIA 上加载 IC4 并设置控制寄存器（寄存器地址 3x0 和 80x0）中的位 81 来使用外部时钟。
PmodIA 原理图提供了推荐振荡器的列表。 该原理图可从 PmodIA 产品页面获取： www.digilentinc.com.
1.3 设置频率扫描
电路的电阻抗 ε 可以在一定频率范围内变化。 PmodIA 允许您轻松设置频率扫描以查找电路的阻抗特性。 首先，您必须在主板和 PmodIA 之间设置 I²C 接口。 PmodIA 需要三条信息来执行频率扫描：起始频率、扫描的步数以及每步后的频率增量。 起始频率和每步增量参数存储为 24 位字。 步骤数参数存储为 9 位字。
您可以对峰峰值音量进行编程tag通过设置控制寄存器中的位 10 和 9，可以改变扫描中的输出频率。 峰峰值音量tage 需要根据阻抗测试进行适当设置。 这是为了避免内部OP-amp试图提供输出量tage 或电流超出其最大能力。 建议使用20欧反馈电阻设置峰峰值音量时tage 为 200mV 或 400mV，当使用 100K 欧姆反馈电阻时，设置峰峰值电压tage 在 1V。
一旦电路被激励，需要一些时间才能达到稳定状态。 您可以通过将值写入寄存器地址 0x8A 和 0x8B 来对频率扫描中每个点的稳定时间进行编程。 该值表示模数转换器在启动之前将忽略的输出频率周期数。amp林的频率响应。 （有关寄存器及其相应参数的列表，请参见表 2。）
| 注册地址 | 范围 |
| 0x80，0x81 | 控制寄存器（Bit-10和Bit-9设置峰峰值音量tage 为输出频率）。 |
| 0x82, 0x83, 0x84 | 启动频率（赫兹） |
| 0x85, 0x86, 0x87 | 每步增量 (Hz) |
| 0x88，0x89 | 扫描步数 |
| 0x8A，0x8B | 稳定时间（输出频率周期数） |
您可以使用下面的起始频率代码和频率增量代码等式计算要存储在起始频率和每步增量参数的寄存器地址中的 24 位字。 您还可以在 AD5933 数据表中找到这些方程和更多信息。
设置完这些参数后，请执行以下步骤开始频率扫描（摘自 AD5933 数据表）：
- 通过向控制寄存器发送待机命令进入待机模式。
- 通过向控制寄存器发送带有起始频率的初始化命令来进入初始化模式。
这使得被测电路达到稳定状态。 - 通过向控制寄存器发送开始频率扫描命令来开始频率扫描。
1.4 阻抗计算
模数转换器amp列出频率扫描中每个点的未知阻抗的频率响应，速率高达 1MSPS，分辨率为 12 位。 在存储测量值之前，PmodIA 对 s 执行离散傅立叶变换 (DFT)ampLED 数据（1,024 秒amp每个频率步长的文件）。 两个寄存器存储 DFT 结果：实数寄存器和虚数寄存器。
电阻抗包含实数和虚数。 在笛卡尔形式中，您可以用以下方程表示阻抗：
z = 实数 + j ＊ 虚数
其中 Real 是实部，Imaginary 是虚部，而 ? 是一个虚数（相当于数学中的 i = √−1）。 您还可以用极坐标形式表示阻抗：
阻抗 = |z|∠θ
其中|Z| 是幅度，∠θ 是相位角：
PmodIA 不执行任何计算。 每次 DFT 后，主设备必须读取实部和虚部寄存器中的值。
为了计算真实阻抗，您必须考虑增益。 你可以找前任ampAD9533 数据表中的增益因子计算。
1.5 温度读数
PmodIA 具有一个独立的 13 位温度传感器来监控设备温度。 有关控制该模块的更多信息，请参阅 AD5933 数据表。
1.6 寄存器地址
AD5933数据手册有完整的寄存器地址表。
物理尺寸
排针上的针间距为 100 mil。 PCB 在与排针上的引脚平行的侧面长 1.6 英寸，在与排针垂直的侧面长 0.8 英寸。
下载自 艾睿网.
版权所有 Digilent, Inc. 保留所有权利。
提及的其他产品和公司名称可能是其各自所有者的商标。
1300亨利阁
华盛顿州普尔曼99163
509.334.6306
www.digilentinc.com
文件/资源
 |
带外部时钟微控制器板的 DIGILENT PmodIA [pdf] 用户手册 带外部时钟微控制器板的 PmodIA，带外部时钟微控制器板的 PmodIA，外部时钟微控制器板，时钟微控制器板，微控制器板，板 |