AD7656型模数转换器在信号采集系统中的应用
基于labview的stm32串口数据采集系统
云南化工 Yunnan Chemical Technology
doi：10.3969/j.issn.1004-275X.2019.012.071
Dec.2019 Vol.46，No.12
基于 labview 的 STM32 串口数据采集系统
欧姗姗 1袁 徐 飞 1袁 宋 楠 1袁 冯旭东 1袁 李国玮 2
Ou Shanshan1，Xu Fei1，Song Nan1，Feng Xudong1，Li Guowei2 （1.Xi’an Petroleum University, Shaanxi Xi’an 710065；
2. China Petroleum logging Group Co., Ltd., Xi’an, Shaanxi 710065）
Key words: labview；Serial port acquisition；STM32
针对现代钻井新技术对随钻数据传输及其信 息处理的要求袁 对井下声波无线遥测系统信号采 集与处理进行基础理论研究袁 对于井下传输到地 面的信号特征进行分析袁 设计了声波无线遥测地 面系统的信号处理机制遥
1 系统总体设计方案
6冤 解调则是 把加 载在 声波 信号 上的 井下 信 息分离出来袁 得到有用信息遥 3.2 软件面板
如图 4 所示波形图为数据波形显示模块遥
图 2 软件设计流程图
串行通信是工业现场仪器或设备常用的通信 方式袁 早期的仪器单片机等均使用串口与计算机 进行通信遥 上位机软件的整体设计思路如图 3 所 示遥
地面系统的硬件部分主要由放大滤波电路袁 AD 采集电路以及上位机部分组成遥 当载有井下 信息的声波信号随着钻杆传输到地面之后袁 地面 系统首先用传感器获取到井下声波信号袁 再通过 放大滤波电路袁 对信号进行初步的放大滤除干 扰袁 将干扰信号滤除之后袁 交给地面的主控芯片 STM32袁 STM32 控 制 AD7656 对 信 号 进 行 采 集 袁 将井下传输上来的模拟信号转换成了数字信号袁 通过 SPI 通信袁 把这个数字信号交给 STM32袁 利 用 labview 的 VISA 库 函 数 袁 设 计 对 应 的 串 口 通 信袁 配合下位机的 AD 采集模块袁 把井下的信号 传输给上位机进行显示遥 系统方案如图 1 所示遥
(完整word版)AD7656中文资料
AD7656—16位同步采样双极ADC转换器功能：6路独立的16位AD6路真双极模拟量输入引脚/软件可选择的范围：±10V，±5V快速通过率250KSPS指定Vcc为4.5V～5.5V低功耗以5V 供应250 kSPS的160 mW宽的输入带宽: 输入频率为100kHz时信噪比为85dB在片参考和参考缓冲器并行和串行接口高速串行接口SPI/ QSPI/μWire/DSP可兼容无流水线延迟备用模式：最大0.5μA64LQFP封装应用电力线检测系统仪器和控制系统多轴定位系统一般描述AD7656芯片包含6路16位快速、低功耗、逐步逼近ADC。
元件工作电源4.5V～5.5V，具有250kSPS通过率特性。
元件具有低噪音、宽带宽跟踪保持放大器，能够操作输入频率达到8MHz。
转换过程和数据采集由 CONVST 信号和一个内部振荡器控制。
三个CONVST引脚允许三对ADC独立的同时采样。
AD7656具有高速的并行和串行接口，可以与微处理器和DSP接口。
AD7656具有菊花链特性，允许多个ADC与一个串行接口连接。
元件没有流水线延迟。
AD7656在±10V范围内能提供真双极的输入信号。
AD7656包含一个2.5V内部参考电压，也能采用一个外部考电压，如果V REF引脚供应一个3V外部叁考电压, ADC能供给真双极±12V模拟量输入范围。
参照这±12V输入范围，需要给V DD和V SS提供±12V电压。
产品特点1 6路16位250kSPS ADC2 6路真双极高阻抗模拟量输入3 具有一个并行和一个高速串行接口。
引脚功能描述术语积分非线性这是从一条直线横传过ADC传递函数终点的最大的偏差。
传递函数终点是零刻度时，1/2LSB点低于最初代码转换，是满刻度时，1/2LSB点超出最后代码转换。
差分非线性这是一个在ADC转换中任何两个邻近代码的LSB转换的测量值与理论值差。
基于AD7656的高性能输电线监测系统设计
如 图 ４所示 。
一 肋一
２ ２ 工 作 原理 ．
Ａ ６ ６是高 速 低 功 耗 、 许 ６路 同 时 采 样 的逐 次 Ｄ７５ 允
逼 近式 ＡＤ 包 括 １个 比较 器 、 Ｃ， １个 模 傲 转 换器 、 １个 逐
次逼近寄存器 （
） １ 和 个逻辑控制单元 。转换 中的逐
（ ＮＲ） ８ ｄ Ｓ 为 ５ Ｂ；
（） ６片上有 ２５ ．Ｖ基准电压源和基准缓冲器 ；
２ ６ ７５ Ｌ ６ ６性 能及原 理 介绍 Ｄ
（） ７有并 行 和 串行 接 口；
维普资讯
党瑞 蒙等 ： 基 ＡＤ７５ ６ ６的 高性 能输 电 线 监 灏 系统 设 计
的要求 ， 主要应 用于 电力监 控 、 器控 制 等系 统 。 图 ２为 仪
Ａ） ６ ６内部功 能框 图 。 １ ５ ７
对 输 电线 的实 时精 确 监测 提 出 了更 高 的要 求 ， 如 今 电 而 子技 术及微 处 理器技 术 的高速 发 展使得 这种要 求 的实现
成 为 可 能 。正 是 基 于 这 种 思 想 ， 文 介 绍 了 基 于 本
框 图如 图 ｌ所 示 。系 统 的 工 作 过 程 如 下 ： 自电压 （ 来 电
流） 互感器的信号首先进入信号调理 电路 ， 经过滤波 、 放
大 后送 给 Ａ ７ ５ ， Ｄ ６６ 经过 模数 转换后 的数 字信 号进 入 Ｆ — Ｐ
∞
一
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维普资讯
《 计量与瓤试技 本 Ｏ ８年 第 ３ ｏ ５巷第 ９期
基于SAR-ADC的精密同步数据采集系统设计
基于SAR-ADC的精密同步数据采集系统设计王炳文【摘要】For the problem of simultaneously sampling of multi-channel analog signals in a data acquiring system, the schemes of the system were discussed.Based on SAR-ADC, a kind of 16 bit AD convert system which controlled by FPGA was designed.The system could realize real-time synchronous sampling of analog signals.And the differences of sampling rate among multi-channel analog signals were well balanced in this system.The Signal to Noise and Distortion Ratio(SINAD) and Effective Number of Bits(ENOB) of the system were tested, and it was proved that the system can achieve good AC characters.%针对某精密数据采集系统中模拟信号同步采样问题,文章研究了多通道同步模拟信号采集方法,设计了一种基于SAR-ADC、使用FPGA控制的16位同步采样AD转换系统.该系统可实现模拟信号的实时同步采样,同时兼顾多路模拟信号采样频率要求的差异性,最后通过试验测试了该系统的信纳比(SINAD)和有效位数(ENOB).测试结果表明,该系统具有良好的动态性能指标.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2017(036)007【总页数】4页(P29-31,34)【关键词】SAR-ADC;同步采样;FPGA【作者】王炳文【作者单位】中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所,陕西西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TP353在惯性测量[1]、功率因数校正[2]、电机控制等工业应用场合，系统需要采集同一时刻来自多个传感器的模拟信号，并根据当前的状态进行计算和控制。
基于TMS320F28335的采集板卡设计
基于 TMS320F28335的采集板卡设计摘要：针对生产企业对工业设备的运行过程中的电压、电流、控制指令等参数的采集监控需求，本文设计了一款基于TMS320F28335的采集板卡，该板块具备多路采样电路，宽幅度的采集电压输入范围。
经验证，该板卡的性能功能均能满足设计要求。
关键词：板块；通信；A/D采集1引言国家智能制造2025战略对传统的制造业提出了更高的要求，为了提高设备利用率以及生产效率，越来越多的制造企业在设备运行的过程中加强对机器的运行电压、电流、控制信号等信息进行采集，实时监测设备的运行状态，收集设备的工作信息并进行分析做出生产调整决策。
同时也通过分析设备的长期运行参数进行设备故障预测，及时的对设备的进行检修，更换备件。
特别是针对老设备的改造，老设备一般不具备电流、电压、控制指令等的采集功能，需要对老设备进行改造升级，满足设备监控的要求。
基于以上原因，本文针对工业设备信息采集的需求，采用TI公司的TMS320F28335主控芯片设计了一款多路、宽电压采集板卡，并经试验验证，该板卡的功能性能能够满足要求。
2采集板卡的系统设计方案2.1系统整体方案采集板卡包含DSP最小系统电路、电源电路、采样信号调理电路、A/D采样电路、通信电路，具有最大可扩展48路电压采集功能。
通过调节信号调理电路的分压电阻输入采样电压范围可达为0～230V，测量精度不小于2%FS。
DSP主控芯片采用TI公司开发的TMS320F28332具有150MHz的高速处理能力32位浮点处理单元。
2.2系统的工作原理板卡的输入电压为DC5V，功率不大于0.5W，工作时将输入采集板卡的电压、电流、控制信号等进行调理、隔离变换后，输入至AD转换电路转变为数字信号送至DSP的数据总线，经DSP处理后经RS422通信对外输出。
2.3电路设计2.3.1板卡电源变换电路电源电路设计采用如下方案，采集板卡的输入电压为DC5V，经线性电源芯片AMS1117变换后变成3.3V系统数字电源供片内Flash编程使用。
AD7656
2 AD7656的特性及引脚功能2.1 AD7656的特性图1示出AD7656的功能框图。
AD7656的主要特性如下：●6通道16-bit逐次逼近型ADC；●最大吞吐率为250kS／s；●A Vcc范围为4.75V-5.25V；●低功耗：在供电电压为5V、采样速率为250kS／s时的功耗为160mW；●宽带宽输入：输入频率为50kHz时的信噪比(SNR)为85dB；●片上有2.5V基准电压源和基准缓冲器；●有并行和串行接口；●与SPI／QSPI／μWire／DSP兼容的高速串行接口；●可通过引脚或软件方式设定输入电压范围(±10V，±5V)；●采用iCMOS工艺技术；●64引脚QFP。
2.2 AD7656的引脚功能REFCAPA、REFCAPB、REFCAPC是参考电压引脚，这几个引脚应该接去耦电容器来减小每1个ADC 通道参考缓冲器的衰减。
V1一V6是模拟输入1-6引脚，它们是模拟前端输入，对应通道的输入范围取决于RANGE引脚的定义。
AGND是模拟地，所有的模拟输入信号和外部参考信号都要用AGND。
DVcc是5V数字电源端。
VDRIVE是逻辑电源输入，该引脚的电压取决于内部参考电压，应接10μF或100μF的去耦电容器。
DGND是数字地，它是数字电路的参考点。
A Vcc是模拟电压输入(4.5V-5.5V)，它只给ADC的内核供电。
CONVSTA／B／C是转换使能逻辑输入，每对有其相关的CONVST信号，用来启动每对或每4个或6个ADC同步采样。
CS是片选信号，逻辑低电平时使能。
RD是读信号，逻辑低电平时使能。
WR/PEFEN/DIS是写数据/参考使能/非使能。
BUSY是忙信号输出，当转换开始时为高电平，并且在转换结束前一直为高电平。
SER/PAR是串行/并行选择输入信号。
低电平时选择并行接口模式，高电平时选择串行接口模式。
DB[0]/SEL A是数据0位／选择输出A路。
AD7656与LPC2210的并行采集接口设计
经验交流EXPERIENCE EXCHAN GEAD7656与L P C 2210的并行采集接口设计■河北大学 常铁原王欣 卢冬冬引 言在电力系统三相信号处理应用中,常需要同时对A 、B 、C 三相电压和电流信号进行数据采集和处理。
如三相功率、电能测量及谐波分析等。
美国AD I 公司的AD7656是16位6通道同时采样的模/数转换器,内部含有6个16位A/D 转换器,具有转换精度高、速度快、功耗低、输入模拟信号幅度大、信噪比高等特点。
Philips 公司出品的L PC 2210,是一款工业级的ARM 控制器,处理速度快,性能稳定,与AD7656共同组成的6通道数据采集系统能在很大程度上提高系统的信号采集和处理能力。
1 AD7656的特点及工作原理1.1 AD7656的特点图1为AD7656的内部功能框图。
图1AD7656内部功能框图其主要特性为:◆6个16位独立的AD C 通道。
◆输入模拟信号的范围为±(10～15V )。
◆最大转换速率为250k sp s 。
◆低功耗,5V 供电时在250ksp s 下功耗为140mW 。
◆片上2.5V参考电压和参考缓冲器。
◆8/16位并行接口模式和串行接口模式。
1.2 工作原理AD7656是6通道16位逐次逼近型ADC ,有2种接口模式:串行接口模式和高速的并行接口模式,并行接口模式又分为8位和16位传送方式。
在数据转换时,3个转换信号CON VST A /B/C ,用来控制每对或每4个或每6个ADC 同时采样。
如果将3个C ON VST 引脚连接在一起,就可对6个ADC 同时进行采样。
在CONVSTX 的上升沿,被选择的ADC 对被置为保持模式,转换开始。
CONVSTX 的上升沿过后,BUSY 信号变为高电平表明转换正在进行,转换时间是3μs ,BUSY 信号返回低电平表明转换结束。
在BU SY 信号的下降沿,ADC 回到跟踪模式,数据可以通过并行或串行接口从输出寄存器读出。
25_TI DSP入门芯片TMS320F28335
作为一个电子硬件工程师，怎么不能懂DSP，或者我们中有一些同学对DSP的理解还不是很多，今天就让我们给大家介绍一个DSP的入门芯片，来自TI的TMS320F28335。
相信看过了这一系列的内容，大家会对DSP有初步的了解。
TMS320F28335简介：TMS320F28335采用176引脚LQFP四边形封装，其功能结构参见参考文献。
其主要性能如下：高性能的静态CMOS技术，指令周期为6．67 ns，主频达150 MHz；高性能的32位CPU，单精度浮点运算单元（FPU），采用哈佛流水线结构，能够快速执行中断响应，并具有统一的内存管理模式，可用C／C++语言实现复杂的数学算法；6通道的DMA控制器；片上256 Kxl6的Flash存储器，34 Kxl6的SARAM存储器．1 Kx16 OTPROM和8 Kxl6的Boot ROM。
其中Flash，OTPROM，16 Kxl6的SARAM均受密码保护；控制时钟系统具有片上振荡器，看门狗模块，支持动态PLL调节，内部可编程锁相环，通过软件设置相应寄存器的值改变CPU的输入时钟频率；8个外部中断，相对TMS320F281X系列的DSP，无专门的中断引脚。
GPI00~GPI063连接到该中断。
GPI00一GPI031连接到XINTl，XINT2及XNMI外部中断，GPl032~GPI063连接到XINT3一XINT7外部中断；支持58个外设中断的外设中断扩展控制器（PIE），管理片上外设和外部引脚引起的中断请求；增强型的外设模块：18个PWM输出，包含6个高分辨率脉宽调制模块（HRPWM）、6个事件捕获输入，2通道的正交调制模块（QEP）；3个32位的定时器，定时器0和定时器1用作一般的定时器，定时器0接到PIE模块，定时器1接到中断INTl3；定时器2用于DSP／BIOS的片上实时系统，连接到中断INTl4，如果系统不使用DSP／BIOS，定时器2可用于一般定时器；串行外设为2通道CAN模块、3通道SCI模块、2个McBSP（多通道缓冲串行接口）模块、1个SPI模块、1个I2C主从兼容的串行总线接口模块；12位的A／D转换器具有16个转换通道、2个采样保持器、内外部参考电压，转换速度为80 ns，同时支持多通道转换；88个可编程的复用GPIO引脚；低功耗模式；1．9 V内核，3．3 V I／O供电；符合IEEEll49．1标准的片内扫描仿真接口（JTAG）；TMS320F28335的存储器映射需注意以下几点：片上外设寄存器块0~3只能用于数据存储区，用户不能在该存储区内写入程序。
立式风力发电的数据采集控制系统设计
图 7 A / D 控制模块与 FIFO 模块的连接
3． 2 双 DSP 模块设计 在系统设计时按照工作任务的分工不同，使用 2
块 TMS320F2812 DSP 组成控制核心。主 DSP 负责采 样模块的控制、读取 FPGA 中的测量数据后进行 FFT 运算等数据分析工作； 从 DSP 获得处理后的数据，提 供给控制算法，发出相应的控制动作，同时负责液晶显 示等人机交互任务。主从 DSP 之间，需要进行数据传 输及状态同步工作。工程实践中常使用 DSP 自带的 McBSP（ 多通道缓冲串行口） 或者 SPI（ 串行外设接口） 等串行通信来实现数据交换，它们虽然接口简单，但速 度较慢，影响了数据交互的实时性并带来同步延时等 问题。因此，本设计采用高速双口 RAM，作为双 DSP 系统的全局存储器和数据存储共享区。
图 2 AD7656 与 FPGA 的接口设计
采样率控制，若要对 50 Hz 电压或电流信号的一 个周期采样 128 个点以用于 FFT 计算等，对启动 A / D 转换信号（ CONVST） 的时间周期进行计算。在 FPGA 中设计分频模块对晶振提供的 30 MHz 系统时钟进行 分频，得到采样时钟以控制采样频率。 2． 2 FPGA 对 AD7656 的控制程序实现
FPGA 器件具有高集成度、时序控制精确、设计灵 活、高时钟频率等明显优于普通微处理器的特点，故
·20·
《测控技术》2011 年第 30 卷第 7 期
本设计中采用 Altera 公司 EP1C6 系列 FPGA 为作为 ADC 控制和与 DSP 通信协作的核心，这样可简化外围
电路，降低设 计 风 险，缩 短 开 发 周 期，最 终 达 到 预 期 要求。
基于RTOS的保护测控一体化装置的实现
ＤＥＶＩＣＥ公司的ＡＤ７６５６芯片，完成
ＧＯＯＳＥ通信模块 间隔层保护、测控一体化装置是实现与过程
对电力系统中多路模拟量电压、电流信号的采 集，片内模数转换器ＡＤＣ包括６路单端输入和 独立的采样保持电路，具有低干扰、宽带处理的 最高输入频率达到８ＭＨＺ，实现了多通道数据的 数模转换，基本上能够满足大多数电力系统中继 电保护产品的模拟量采集要求。ＡＤＣ的转换精度 达到了１２位，同时内部ＡＤＣ数据的转换率达到 了２５０ｋｓｐｓ，在本文中，最多３６路（６个ＡＤ芯片） 外部的单端模拟量由ＰＴ、ＣＴ经二阶低通滤波电 路进入ＭＰＣ８２４７处理器，将ＡＤＣ设置为同步的 转换模式，况且仅需很短的时间就可完成所有模 拟量的转换。此外，还设置了测频电路，以测量 模拟量的频率和相位，保证了系统频率在一定范 围内变化时，电压、电流等模拟量数据的精度范 围，在数据通信和网络处理能力方面性能优越， 可以完成在数字化变电站中对实时网络数据处 理性能的要求。
问隔层设备中保护，测控、功能的一体化．同时为了保证网络通讯的可靠性、配置了双光纤通道．保证了 实时数据待输的冗余机制．
关键词：智能变电站；ＶｘＷｏｒｌ‘ｓ；ＩＥＣ６１８５０；ＲＴＯＳ；保护测控
０引言 智能变电站是变电站自动化技术未来的发
展方向…，也是一个逐步深入的过程。它经历了 从传统变电站到综合自动化站再到数字化变电 站最后到智能变电站。在过程层、间隔层及站控 层上，按照ＩＥＣ ６１８５０标准，实现变电站内部以 及变电站与集控站间的信息共享和互操作１２Ｉ。与 传统变电站相比，数字化变电站更加复杂，对处 于间隔层的保护装置提出了更高的要求。为保证 保护数据交换的实时性和保护功能的可靠性，采 用独立的ＭＰＣ的双ＣＰＵ结构，保护子板主要负 责保护计算、保护逻辑判断、故障信息处理等； 测控子板的ＭＰＣ８２４７处理器主要负责ＧＯＯＳＥ 网络、ＳＶ网络的数据交换、以及测量和监视数 据的变化、完成同期功能、间隔五防等。ＣＰＵ之 间通过Ｃａｎ总线实现数据共享，这样可以使多个 处理器工作相互独立，互不影响，从而提高保护硬
AD7656 250 kSPS、6通道、同步采样双极性16位ADC
AD7656: 250 KSPS、6通道、同步采样双极性16位ADCAD7656/AD7657/AD7658均内置六个16/14/12位、快速、低功耗逐次逼近型ADC，并集成到一个封装中，采用iCMOS™工艺（工业级CMOS）设计。
iCMOS是一种将高压硅与亚微米CMOS及互补双极性技术相结合的工艺。
通过这种工艺，可开发在33V高压下工作的高性能模拟IC，其体积性能比是以往的高压器件所无法实现的。
与采用传统CMOS工艺的模拟IC不同，iCMOS元件不但可以输入双极性信号，同时还能提升性能，大幅降低功耗并减小封装尺寸。
三款器件的吞吐速率高达250 kSPS，并且内置低噪声、宽带宽采样保持放大器，可处理最高12 MHz的输入频率。
转换过程与数据采集利用CONVST信号和内部振荡器进行控制。
三个CONVST引脚允许三对ADC独立地进行同步采样。
AD7656/AD7657/AD7658均具有一个高速并行接口和一个高速串行接口，为器件与微处理器或DSP的接口连接创造了条件。
在串行接口模式下，这些器件都允许多个ADC以菊花链形式连接至单个串行接口。
三款器件均可在±4 × V REF和±2 × VREF范围内支持真双极性输入信号。
此外还内置一个2.5 V片内基准电压源。
产品聚焦1. 片上集成6个16/14/12位250 kSPS ADC。
2. 6个真双极性、高阻抗模拟输入。
3. 并行和高速串行接口。
应用∙电源线路监控系统∙仪表和控制系统∙多轴定位系统特点和优势∙6个独立ADC∙真双极性模拟输入∙引脚/软件可选范围：±10 V、±5 V∙高吞吐速率：250 kSPS∙i CMOS工艺技术∙低功耗∙140 mW（250 kSPS，5 V电源）∙宽输入带宽：86.5 dB SNR（50 kHz输入频率）∙片内基准电压及缓冲∙并行、串行和菊花链接口模式∙高速串行接口：SPI®/QSPI™/MICROWIRE™/DSP兼容∙待机模式：100 µW（最大值）∙64引脚LQFP技术指标∙Resolution (Bits): 16bit∙# Chan: 6∙Sample Rate: 250kSPSAD7656 功能框图。
采样频率、采样率
采样频率、采样率采样频率的单位是Hz⽽采样率的单位是KSPS或MSPS，请问这两种单位的换算关系？ Hz是周期的倒数，也就是每秒钟的运⾏周期次数，因此单位是1/s。
（1代表周期个数的单位）S/s是采样率，是每秒钟采样点的数量，S代表采样点数。
在采样时，1个Sample就是的采样的⼀个周期。
因此，两个单位在数值上应该是相等的，不同的话就是频率Hz可以是⼩数⽽采样率S/s⼀定是整数。
1KSPS=1KHz 1MSPS=1MHz例如现在微机继电保护⽐较流⾏的AD芯⽚AD7656，指标是最⾼吞吐率为250kSPS，就是说每秒钟最多采样250，000个点。
ADADC（A/D转换器）是数据采集电路的核⼼，在整个系统中占有重要的地位。
没有⾼精度ADC的保证，⾼次谐波的计算将毫⽆意义。
ADC的选择⼀般应视具体的⼯程应⽤⽽定，其原则通常有以下两点：1、采样精度ADC的采样精度是电能质量在线监测精度的保证，没有⾼精度的A/D转换，装置测量的精度⽆从谈起。
分辨率是决定A/D采样精度的⼀个重要参数，通常⼈们习惯⽤ADC输出⼆数的位数来说明ADC对输⼊信号的分辨能⼒。
理论上讲，n位输出的ADC能区分个不同等输⼊模拟电压，能区分输⼊电压的最⼩值为满量程的。
《电能质量公⽤电⽹谐波》（GB/T 14549-93）附录D5.3节中对A级谐波测量仪表的精度有明确要求，当谐波电压Uh⼩于标称电压UN的百分之⼀时，电压允许误差是0.05%，即Uh≤0.05%UN。
也就是说ADC⾄少要能达到1/2000的分辨率，同时，被测电流电压信号都是双极性信号，输出数字信号中必定有⼀位符号位，这种情况下，12位ADC仅刚能在理论上满⾜要求，14位ADC是最佳选择。
然⽽在实际应⽤中，由于转换误差的存在，模数转换不可能达到理想精度。
为了提⾼装置的性能及采样数据的准确率，本装置选⽤16位⾼精度模数转换器。
2、采样速率A/D转换器的采样速率是选择ADC的另⼀个重要的因素。
TSC型动态无功补偿半物理仿真系统设计
TSC型动态无功补偿半物理仿真系统设计生龙;暴正阳;陆锋【摘要】针对在研究冲击性负荷的无功补偿策略时面临的实验条件苛刻、成本高、危险性大等问题,提出了一种基于QuaRC平台和DSP控制器的TSC型动态无功补偿半物理仿真系统.根据典型冲击性负荷——点焊机的实际工况,在仿真环境中建立了实验对象,选取了一种无功补偿策略并在DSP控制器中实现.仿真结果符合实际情况,验证了本系统设计方案的合理性.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2019(049)002【总页数】6页(P24-29)【关键词】冲击性负荷;点焊机;晶闸管投切电容器;无功补偿;半物理仿真系统【作者】生龙;暴正阳;陆锋【作者单位】中国石油大学(北京)克拉玛依校区工学院,新疆克拉玛依834000;南京航空航天大学自动化学院,江苏南京211106;南京航空航天大学自动化学院,江苏南京211106【正文语种】中文【中图分类】TG438.20 前言无功功率的存在会导致输配电设备的视在电流和视在功率增大，带来损耗加大、用电端电压质量变差等问题。
从经济效益、节能减排和电能质量方面来讲都迫切需要对系统设备进行无功补偿[1]。
除了包含一般感性负荷的用电设备外，现代工业中冲击性负荷的运行对电网电能质量会造成恶劣影响，如功率因数低、产生谐波、引起电压波动、三相不平衡等[2]。
在冲击性负荷的无功补偿策略的研究中，晶闸管投切电容器（Thyristor Switch Ca-pacitor，TSC）因其控制简单、成本较低、跟踪快速等优势得到了广泛关注与应用。
然而具有冲击性负荷的用电设备多为大型用电设备，如交流电弧炉、汽车工业点焊机群、轧钢机以及电气化铁路等，在控制策略的研究设计阶段其实验条件难以满足。
一些研究存在实验条件苛刻、成本高、危险性大等问题，而采用半物理仿真（Hardware-In-the-Loop Simulation，HILS）可以在一定程度上规避这些问题。
AD7656中文资料
AD7656—16位同步采样双极ADC转换器功能：6路独立的16位AD6路真双极模拟量输入引脚/软件可选择的范围：±10V，±5V快速通过率250KSPS指定Vcc为4.5V～5.5V低功耗以5V 供应250 kSPS的160 mW宽的输入带宽: 输入频率为100kHz时信噪比为85dB在片参考和参考缓冲器并行和串行接口高速串行接口SPI/ QSPI/μWire/DSP可兼容无流水线延迟备用模式：最大0.5μA64LQFP封装应用电力线检测系统仪器和控制系统多轴定位系统一般描述AD7656芯片包含6路16位快速、低功耗、逐步逼近ADC。
元件工作电源4.5V～5.5V，具有250kSPS通过率特性。
元件具有低噪音、宽带宽跟踪保持放大器，能够操作输入频率达到8MHz。
转换过程和数据采集由 CONVST 信号和一个内部振荡器控制。
三个CONVST引脚允许三对ADC独立的同时采样。
AD7656具有高速的并行和串行接口，可以与微处理器和DSP接口。
AD7656具有菊花链特性，允许多个ADC与一个串行接口连接。
元件没有流水线延迟。
AD7656在±10V范围内能提供真双极的输入信号。
AD7656包含一个2.5V内部参考电压，也能采用一个外部考电压，如果V REF引脚供应一个3V外部叁考电压, ADC能供给真双极±12V模拟量输入范围。
参照这±12V输入范围，需要给V DD和V SS提供±12V电压。
产品特点1 6路16位250kSPS ADC2 6路真双极高阻抗模拟量输入3 具有一个并行和一个高速串行接口。
引脚功能描述术语积分非线性这是从一条直线横传过ADC传递函数终点的最大的偏差。
传递函数终点是零刻度时，1/2LSB点低于最初代码转换，是满刻度时，1/2LSB点超出最后代码转换。
差分非线性这是一个在ADC转换中任何两个邻近代码的LSB转换的测量值与理论值差。
基于AD7656的多路并行同步音频数据采集系统设计与实现
基于ＡＤ７６５６的多路并行同步音频数据采集系统设计与实现作者：李石亮杨俊安叶春逢来源：《现代电子技术》2008年第10期摘要：针对音频BSS（盲源分离）瞬时模型的多信源多传感器问题，提出一种严格的多路并行同步数据采集的ADC方案。
首先介绍ADC AD7656的性能特点，提出并实现一种并行同步多路音频数据采集的系统方案。
着重介绍AD7656周围电路的设计和控制逻辑的实现，解决多路采集时序及数据分离的难题；设计完成PCI采集系统的数据接口和驱动程序；采用CPLD作控制核心，简化设计，且方便应用的扩展；最后，给出测试结果。
该系统已实际应用于相关课题的研究。
关键词：AD7656；并行同步；S5933；音频数据采集中图分类号：TP335+.1 文献标识码：B文章编号：1004-373X(2008)10-167-Design and Implementation of Multiple Parallel-Data Acquisition System BaseAbstract：A strict multiple parallel-sync data acquisition program of ADC has extracted to settle the multi-source and multi-sensor problem about instantaneous model of Blind SourceSeparation(BSS)in audio frequency .The features and functions of ADC AD7656 are introduced in this paper firstly,and then a program of the multiple parallel-sync audio data acquisition is put forward and implemented.The design of AD7656′s around circuits and its control logic are described in detail,the problem of time sequence and data separation is solved as well.The acquisition system′s design of data interface and the driver is indicated.The CPLD is used as control core to simplify the design,also,it is easier to expand the application of the system.The testing results are given atKeywords：AD7656;parallel-sync;S1 引言随着媒体技术的发展，对音频数据的采集和处理日趋成熟，尤其在消费领域，各种产品层出不穷；然而在信号分选和处理方面，对音频数据采集提出了新的要求。
AD7656的应用
1、AD7656的性能简介AD7656是高集成度、6通道、16bit逐次逼近(SAR)型ADC，它具有最大4 LSBS INL和每通道达250kSPS的采样率，并且在片内包含一个2.5V内部基准电压源和基准缓冲器。
该器件仅有典型值160mW的功耗，比最接近的同类双极性输入ADC的功耗降低了60％。
AD7656包含一个低噪声、宽带采样保持放大器(T／H)，以便处理输入频率高达8MHz的信号。
该AD7656还具有高速并行和串行接口，可以与微处理器(MCU)或数字信号处理器(DSP)连接。
AD7656在串行接口方式下，能提供一个菊花链连接方式，以便把多个ADC连接到一个串行接口上。
AD7656采用具有ADI专利技术的iCMOS(工业CMOS)工艺。
iCMOS 工艺是一种高压半导体工艺与亚微米CMOS(互补金属氧化物半导体)和互补双极型工艺相结合的制造上艺。
它能开发出承受30V电源电压的多种高性能模拟IC，并且其小封装尺寸是任何其他同类高电压IC都未曾达到的。
与使用传统CMOS工艺的模拟IC不同，iCMOS器件能承受高电源电压，同时提高性能、显著降低功耗和缩小封装尺寸。
AD7656是使用该种工艺设计制造的产品，所以非常适合在继电保护、电机控制等工业领域使用。
图1是AD7656的内部原理框图。
2、AD7656的工作原理AD7656足具有独立的六通道逐次逼近型(SAR)的模数转换器，转换处理和数据的精度是通过CONVST信号和一个内部晶振控制的。
3个CONVST管脚允许3路ADC对独立同步采样。
当3个CONVST管脚连接到一起时，就可以进行6个通道的同步采样。
AD7656具有高速的并行和串行接口，允许其与Microprocessors和DSP进行接口。
当使用串行接口模式时，AD7656具有的菊花链特性允许多个ADC和一个串行接口连接。
由于在电力继电保护产品中以并行接口连接设计为主，所以下面将以并行接口的连接方式介绍其工作原理。
ad7616编程例程
ad7616编程例程
AD7616是一款16位模数转换器（ADC），通常用于数据采集和信号处理应用。
编程AD7616通常涉及配置寄存器、设置时钟、选择输入通道、以及处理转换后的数据。
以下是一个简单的AD7616编程例程，假设使用的是SPI接口：
1. 初始化SPI接口，设置通信速率和模式。
2. 写入配置寄存器，包括设置参考电压、增益、输入范围等参数。
3. 设置时钟，确保采样速率符合应用需求。
4. 选择输入通道，配置输入模式（单端或差分输入）。
5. 启动ADC转换。
6. 读取转换后的数据，并进行相应的数据处理和存储。
以下是一个伪代码示例：
C.
// 初始化SPI接口。
SPI_Init();
// 配置寄存器。
writeRegister(CONFIG_REG, CONFIG_VALUE); // 设置时钟。
setClockRate(SAMPLE_RATE);
// 选择输入通道。
selectInputChannel(INPUT_CHANNEL);
// 启动转换。
startConversion();
// 读取数据。
uint16_t data = readData();
当然，实际的编程例程会更加复杂，需要考虑时序、错误处理、中断处理等问题。
另外，AD7616还有许多其他功能和寄存器需要考虑，具体的编程例程还需要根据应用需求和硬件设计进行调整。
希
望这个简单的例程能够帮助你开始编程AD7616。
ARM与AD7656-1的多通道数据采集系统设计
ARM与AD7656-1的多通道数据采集系统设计
徐园;靳根;王希涛;陈法国;刘倍
【期刊名称】《核电子学与探测技术》
【年(卷),期】2012(032)008
【摘要】针对γ辐射监测系统,应用ARM微处理器控制多通道AD芯片,实现对4路输入信号的高速数据采集.详细介绍了LPC2300系列ARM与高速模数转换芯片AD7656 -1基于SPI串行通信的应用方案,给出了二者之间的硬件连接图以及
μC/OS -Ⅱ实时操作系统下的软件实现方法,为ARM嵌入式系统在高速数据采集方面的应用提供了一个解决方案.
【总页数】4页(P914-917)
【作者】徐园;靳根;王希涛;陈法国;刘倍
【作者单位】中国辐射防护研究院,山西太原 030006;中国辐射防护研究院,山西太原 030006;中国辐射防护研究院,山西太原 030006;中国辐射防护研究院,山西太原030006;中国辐射防护研究院,山西太原 030006
【正文语种】中文
【中图分类】TP274+2
【相关文献】
1.基于ARM+CPLD的多通道数据采集系统研究 [J], 钟知原;吴学杰;隋皓;薛闯
2.基于ARM的多通道数据采集系统 [J], 杨博;张加宏;李敏;顾芳
3.AD7656-1菊花链的多通道数据采集接口设计 [J], 温小旭;林知明;辛柒荣
4.基于ARM的分布式多通道数据采集仪 [J], 陆建荣;单梁;汪静;李军;孙翌晨
5.基于ARM微处理器的多通道数据采集系统 [J], 李振宇;迟岩;蔡惠茵
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摘要：首先介绍一种新型的多通道高分辨率AD7656型模，数转换器的功能和性能，详细描述它在并行接口模式下的工作方式和原理。
然后介绍AD7656在信号采集系统中的应用，给出设计方案和电路。
关键词：ADC；AD7656；信号采集；应用1 引言美国模拟器件公司(ADI)发布了一种创新的半导体制造工艺，这种工艺技术是将高电压半导体工艺与亚微米CMOS和互补双极型工艺相结合，并将该工艺命名为iCMOS(工业CMOS)。
使诸如工厂自动化和过程控制等高电压应用在性能、设计和节省成本方面均得到极大提升。
iCMOS能把更多的信号链路功能集成在一个尺寸比以前小很多的芯片内，并且不牺牲性能，将数字逻辑电路与高速模拟电路集成在一起，并且采用前所未有的小尺寸封装，提供更高的性能和更低的功耗。
AD7656就是采用iC-MOS工艺制造的，是高集成度、6通道16-bit逐次逼近(SAR)型ADC，内含1个2.5V基准电压源和基准缓冲器。
该器件的功耗比最接近的同类双极型ADC降低了60％。
AD7656在每通道250kS／s采样速率下的精度(±4LSB最大值积分线性误差)是同类产品的2倍。
基于iCOMS技术制造的ADC可以满足工业领域对高分辨率、多通道、高转换速率和低功耗的要求。
2 AD7656的特性及引脚功能2.1 AD7656的特性图1示出AD7656的功能框图。
AD7656的主要特性如下：●6通道16-bit逐次逼近型ADC；●最大吞吐率为250kS／s；●AVcc范围为4.75V-5.25V；●低功耗：在供电电压为5V、采样速率为250kS／s时的功耗为160mW；●宽带宽输入：输入频率为50kHz时的信噪比(SNR)为85dB；●片上有2.5V基准电压源和基准缓冲器；●有并行和串行接口；●与SPI／QSPI／μWire／DSP兼容的高速串行接口；●可通过引脚或软件方式设定输入电压范围(±10V，±5V)；●采用iCMOS工艺技术；●64引脚QFP。
2.2 AD7656的引脚功能REFCAPA、REFCAPB、REFCAPC是参考电压引脚，这几个引脚应该接去耦电容器来减小每1个ADC通道参考缓冲器的衰减。
V1一V6是模拟输入1-6引脚，它们是模拟前端输入，对应通道的输入范围取决于RANGE 引脚的定义。
AGND是模拟地，所有的模拟输入信号和外部参考信号都要用AGND。
DVcc是5V数字电源端。
VDRIVE是逻辑电源输入，该引脚的电压取决于内部参考电压，应接10μF或100μF的去耦电容器。
DGND是数字地，它是数字电路的参考点。
AVcc是模拟电压输入(4.5V-5.5V)，它只给ADC的内核供电。
CONVSTA／B／C是转换使能逻辑输入，每对有其相关的CONVST信号，用来启动每对或每4个或6个ADC同步采样。
CS是片选信号，逻辑低电平时使能。
RD是读信号，逻辑低电平时使能。
WR/PEFEN/DIS是写数据/参考使能/非使能。
BUSY是忙信号输出，当转换开始时为高电平，并且在转换结束前一直为高电平。
SER/PAR是串行/并行选择输入信号。
低电平时选择并行接口模式，高电平时选择串行接口模式。
DB[0]/SEL A是数据0位／选择输出A路。
DB[1]/SEL B是数据1位/选择输出B路。
DB[2]/SEL C是数据2位/选择输出C路。
DB[3]/DCIN C是数据3位，C路为菊花链式。
DB[4]DCIN B是数据4位/B路为菊花链式。
DB[5]/DCIN A是数据5位/A路为菊花链式。
DB[6]/SCLK是数据6位/串行时钟。
DB[7]/HBEN/DCEN是数据7位/高位使能/菊花链式使能。
DB[8]DOUTA是数据8位/串行数据输出A。
DB[9]/DOUTB是数据9位/串行数据输出B。
DB[10]/DOUTC是数据10位/串行数据输出C。
DB[11]/DGND是数据11位/数字地。
DB[12]、DB[13]、DB[15]是数据12位、数据13位、数据15位。
DB [14]/REFBUFEN/DIS是数据14位/参考缓冲使能(低电平时)/非使能(高电平时)。
RESET是复位信号输入。
RANGE是模拟输入范围选择输入信号。
VDO是正电源端。
Vss是负电源端。
H/S SEL是硬件/软件选择输入引脚。
W/B是字或字节模式选择。
3 AD7656的工作原理及系统构成3.1AD7656的工作原理AD7656是逐次逼近型转换器，包括1个比较器、1个模／数转换器、1个逐次逼近寄存器(SAR)和1个逻辑控制单元。
转换中的逐次逼近是按对分原理由控制逻辑电路完成。
其大致过程如下：启动转换后，控制逻辑电路首先把逐次逼近寄存器的最高位置1，其他置0，逐次逼近寄存器的这个内容经过模/数转换后得到约为满量程输出一半的电压值。
这个电压值在比较器中与输入信号进行比较。
比较器的输出反馈到模／数转换器，并在下一次比较前对其进行修正。
在逻辑控制电路的时钟驱动下，逐次逼近寄存器不断进行比较和移位操作，直到完成最低有效位(LSB)的转换。
这时逐次逼近寄存器的各位值均已确定，逐次逼近转换完成。
由于逐次逼近型模/数转换器在1个时钟周期内只能完成1位转换，N位转换需要N个时钟周期，故这种模/数转换器的采样速率不高，输入带宽也较小。
它的优点是原理简单，便于实现，不存在延迟问题．适用于中速率和分辨率较高的应用场合。
AD7656包含1个低噪声、宽带跟踪保持放大器来处理输入频率高达8MHz的信号，还具有高速并行和串行接口，从而允许该器件与微处理器(MPU)或数字信号处理器(DSP)连接。
在串行接口方式下，AD7656能提供菊花链功能，把多个ADC连接到1个串行接口上。
它可以接收双极性输入信号，RANGE引脚和RNG位为下次在±4xVREF-±2xVREF之间转换选择输入范围。
当3个CONVST引脚连接到一起时，允许6个片上ADC同时采样，6个ADC可以被分成3对，每对有1个相关的CONVST信号，用来启动每对或每4个或是全部6个ADC同步采样，CONVSTA用来启动V1和V2的同步采样，CONVSTB对应的是V3和V4，CONVSTC对应的是V5和V6。
跟踪保持放大器可以保证模／数转换器精确地转换满量程输入的正弦波信号，可以保证分辨率为16bit。
跟踪保持放大器的输入带宽比工作在最大吞吐率情况下的ADC的奈奎斯特速率还要大。
AD7656可以处理频率为8MHz的输入信号。
跟踪保持放大器在CONVSTx的上升沿同步采样各自的输入信号。
跟踪保持的典型时间为20ns，这可以使6个ADC同步采样。
AD7656有2种工作模式：串行接口模式和高速的并行接口模式。
本文主要介绍并行接口模式。
并行接口模式以1个字的形式来操作(W／B=0)，也可采用字节的形式(W/B=1)。
从并行总线上读数据时，信号SER／PAR应被置低电平。
当CS和RD均为低电平时，数据线DBO-DB15将不再是高阻状态。
CS信号可以被永久地置低电平，RD用来访问转换的结果。
BUSY信号为低电平时开始读操作。
AD7656有1个用来执行转换的片上振荡器，转换时间tCONVER为3μS。
转换的开始是通过脉冲调制CONVSTx信号开始的，在CONVSTx的上升沿，被选中的ADC的跟踪保持电路会被置为保持模式，转换开始。
在CONVSTx信号的上升沿后，BUSY信号会变化，这表示转换正在进行。
转换时钟是由内部产生的，转换时间是从CONVSTx信号上升沿开始的3μS，BUSY信号会变为低电平，表示转换结束。
在BUSY信号的下降沿，跟踪保持电路将回到跟踪模式。
数据通过并行或串行接口从输出寄存器中被读出。
图2示出AD7656并行接口字模式下的读操作数据流。
如果只有8bit总线被使用，那么AD7656的接口将以字节模式(W／B=I)操作，这种操作下的转换结果将通过2次读操作来访问，每次读操作通过DB15-DB8来访问1个8bit 的数据，如图3所示。
其中，tCONV为转换时间3μS，内部时钟tQUIET为总线的废弃时间到下1个转换开始之间所必需的最小等待时间，最小值为400ns；t1为读操作时的最小时间20ns；t2为BUSY信号到RD信号之间的延迟时间(ns)；t3为CS到RD之间的建立时间(ns)；t4为CS到RD之间的保持时间(ns)；t5为RD的脉冲宽度，最小值为30ns；t6为RD下降沿后的数据访问时间，最大值为30ns；t7为RD上升沿之后的总线废弃时间，最小值为15ns，最大值为25ns。
3.2系统组成图4所示是AD7656在并行接口状态下的外围电路连接。
其中的DVcc和AVcc分别是数字电压端和模拟电压端，它们在接入前要经过1个去耦电路，如图4所示，每个供电电压输入引脚都要连接1个去耦电路，该电路由1只10μF和1只100nF的电容器组成。
VDD、Vss和VDRIVE同样要连接去耦电路。
AD7656的输出接到FPGA中进行数字信号的滤波处理，然后再送入数字信号处理器(DSP)进行处理。
用FPGA控制引脚CONVSTA／B／C、RD和CS的状态，可以用编程的方法或硬件连接的方式来实现。
系统中的FPGA是ALTERA公司的EP1K30，DSP选用ADI公司的TS101S。
此系统的外围电路比较简单，比较容易实现，具有真正的高速、高性能数字信号采集功能。
3.3应用程序举例(1)A／D数据采集部分的初始化部分程序4 注意事项在绘制PCB版图时，要注意将AD7656的模拟和数字部分分开布局，并把它们放在板上的特定区域，这样可以使地层比较容易分开，使用起来比较方便。
数字地层和模拟地层应该在板上的某一处连接到一起，可以用0Ω电阻器，也可以使用磁珠或直接用焊锡连接。
建议在布线的时候不要将数据线布在该器件的下方，因为这样做会使信号和噪声混在一起。
电源线应该尽量粗一些，这样可以尽量减小电源线的脉冲干扰。
去耦电容器应尽量地靠近器件，之间的连线要尽量短以减小感抗。
电路的性能除了受核心ADC的影响外，还受到各种外围辅助电路性能的影响。
5 结束语本文介绍了采用先进的工业CMOS(iCMOS)工艺制造的AD7656型模，数转换器，并将它应用在数字采集系统中。
多通道模/数转换器同步采样技术提高了数字信号处理的速度和精度。
AD7656的外围电路配置简单，应用领域也会越来越广泛。