Evaluarea unui convertor A/D simplu cu ADCPro

26 OCTOMBRIE 2009

Standardul IEEE 1241-2000 descrie un număr de metode pentru desfăşurarea testelor pe convertoarele A/D, dar experienţa practică a arătat testul servo-loop ca fiind cel mai popular pentru determinarea parametrilor DC şi testul undei sinusoidale ca fiind cel mai popular pentru determinarea parametrilor AC. Totuşi, specificaţiile IEEE descriu de asemenea o metodă de a determina parametri DC utilizând aceeaşi schemă ca şi testul AC, acesta fiind motivul pentru care numai acest test este descris aici.
Schema bloc prezentată în Figura 1 este necesară pentru unda sinusoidală şi reprezintă o configuraţie minimă. Dacă este necesară o precizie mai mare, este utilizat un al doilea generator de funcţii, în multe cazuri pentru a furniza un semnal de ceas către convertorul A/D testat. Semnalul este apoi cuplat cu generatorul de undă sinusoidală deoarece semnalul de intrare trebuie să prezinte nivele de distorsiune, care sunt cu cel puţin 20dB mai mici decât acelea care sunt aşteptate pentru convertorul A/D. Un convertor ideal pe 16-biţi are un coeficient SINAD (Signal to Noise and Distortion) de 98dB, care este identic cu coeficientul semnal-zgomot (SNR) ideal.
Generatorul de semnal trebuie astfel să aibă un coeficient THD+N (Total Harmonic Distortion + Noise) minim de -118dB.
În practică, schema are problema generală că rezultatele conversiei trebuie citite de către convertor şi procesate pe un PC. Acest lucru este în general asociat cu efortul de programare, şi astfel cu consum de timp şi bani.
Texas Instruments oferă acum o soluţie la această problemă cu kit-urile sale PDK (Performance Demonstration Kits). Aceste kit-uri cuprind un modul de evaluare specific pentru convertoare şi o placă de bază împreună cu o sursă de alimentare. Placa este responsabilă pentru transferul de date dintre convertor şi programul PC furnizat pentru evaluare şi prezentare. Modularitatea componentelor face posibilă oferirea întregului kit la un preţ atractiv. De exemplu, PDK pentru ADS1258 (1), un convertor delta-sigma pe 24-biţi şi 8-canale, costă $149 în magazinul online TI(2). Ar trebui de asemenea observat că datele sunt transferate între placa de bază şi PC via USB, ceea ce înseamnă că este suportată o lăţime de bandă ridicată. Figura 2 prezintă ca exemplu un PDK pentru ADS1258.
Convertorul EVM este setat astfel încât parametri din catalog sunt obţinuţi în general de o sursă de semnal suficient de bună. Placa cu circuit imprimat conţine nu numai convertorul ca atare, dar şi interfaţa analogică asociată şi tensiunea necesară de referinţă. Benzile terminale disponibile permit de asemenea plăcii de circuite să fie folosită fără placa purtătoare dacă este necesar. Dacă este nevoie de diferite nivele de tensiune pentru a opera convertorul, acestea sunt generate direct de pe card în anumite cazuri. Desigur, este de asemenea posibil în aceste cazuri ca alimentarea să fie furnizată de o sursă externă – de exemplu, pentru a emula relaţiile din propriul sistem al proiectantului.
Procesorul de semnal TMS320VC5507 de la Texas Instruments pe placa de bază este responsabil pentru controlul corect şi pentru achiziţia reală de date. Firmware-ul specific convertorului este încărcat pentru această sarcină când se începe programul PC asociat. Placa purtătoare prezintă de asemenea un PLL, care poate fi utilizat pentru a furniza semnale de ceas pentru convertor ca o alternativă la oscilatorul de pe EVM.
Programul PC furnizat pentru evaluarea semnalului, ADCPro (3) (4), permite acum semnalului testat să fie evaluat în trei căi: prima, în domeniul de timp; a doua, ca o histogramă; şi a treia, în domeniul de frecvenţă.
Din acest motiv programul are o structură modulară şi este împărţit în trei secţiuni după cum urmează: secţiunea din stânga conţine comutatoare şi elemente de control necesare pentru operarea convertorului, secţiunea din dreapta este rezervată pentru plug-in-ul de test real, iar a treia secţiune şi ultima este localizată deasupra şi este responsabilă pentru achiziţia de date (vezi Figura 3) .
Evaluarea unui convertor începe normal cu configurarea convertorului – exp.: canalele care trebuie observate, sursa, semnalul de ceas şi rata de eşantionare sau referinţa sunt prima oară selectate în secţiunea specifică convertorului a software-ului pe stânga. Odată ce convertorul a fost configurat după cum este necesar, primul test care este desfăşurat de obicei este testul în domeniul de timp. În ADCPro aşa-numitul tester MultiScope este responsabil pentru acest test. Acesta poate afişa unul sau mai multe canale în domeniul de timp şi se comportă într-un mod similar cu un osciloscop multicanal. Se subînţelege că sunt furnizate bineînţeles o opţiune de zoom şi o opţiune pentru aplicarea unei ecuaţii la un semnal (care pot fi utile, de exemplu, în cazul senzorilor de temperatură). Forma semnalului afişat permite de asemenea evaluarea câştigului şi a erorilor de offset ale convertorului.
Următorul pas este apoi evaluarea în domeniul de frecvenţă utilizând testerul MultiFFT. Ca şi testerul MultiScope, acest tester poate de asemenea prezenta unul sau mai multe canale, dar în acest caz în domeniul frecvenţelor. Dacă eşantionarea coerentă nu este posibilă, semnalul poate, desigur, să fie filtrat printr-o fereastră. În plus, componenta DC, de exemplu, poate fi ignorată. Parametrii calculaţi – cum sunt coeficientul SNR (signal-to-noise ratio), THD, THD plus zgomot (SINAD) etc. ca şi frecvenţa şi puterea semnalului – sunt apoi afişaţi direct sub prezentarea grafică a semnalului sau semnalelor. Pentru procesarea într-un program altul decât ADCPro, datele calculate pot fi salvate pe hard disk. Este de asemenea interesant de observat că pot fi salvate şi datele brute achiziţionate.
Testul final este testerul MultiHistogram. Când un semnal tip undă este aplicat convertorului, testul poate fi utilizat pentru a produce funcţia densitate de probabilitate sau, utilizând un semnal de curent direct sau intrări scurtcircuitate ale convertorului, pentru a măsura eroarea de offset şi fără zgomot şi numărul efectiv de biţi.
Acest lucru înseamnă că convertorul poate fi evaluat complet utilizând aceste trei testere. Programul permite memorarea valorilor testate pentru a fi afişate şi evaluate din nou şi, utilizând aşa-numitul generator triplu, pentru a avea semnale de referinţă afişate pentru a vedea cum ar putea arăta un semnal în cazurile ideale. Software-ul permite deasemenea ca datele să fie transferate direct în hard disk pentru evaluări ulterioare.
Sistemul ADCPro, disponibil pentru multe convertoare de la Texas Instruments, permite utilizatorilor să testeze un anumit convertor A/D cu propria lor configuraţie, cu interfeţele lor şi semnale de intrare specifice sistemului şi cu ceasurile şi vitezele de transfer de date disponibile în sistemele lor, şi să determine parametri cheie necesari. Toate acestea pot fi realizate la un preţ formidabil utilizând sistemul. Totuşi, ar trebui luat în seamă că rezultatele testării obţinute pot diferi de valorile parametrilor menţionate în catalogul producătorului. Acest lucru se datorează faptului că în anumite circumstanţe alte metode de testare şi surse de semnale ar putea fi utilizate pentru măsurătoare.
Desigur, celelalte resurse de dezvoltare de la TI nu ar trebui uitate în această privinţă: de exemplu, programul de simulare TINA-TI(5) pentru circuite analogice sau Data Converter Support Tool (6), care permite crearea unui software de interfaţare automat pentru multe convertoare şi cele mai populare procesoare de semnal de la Texas Instruments.

Referinţe
(1) Folder produs ADS1258EVM-PDK: ( http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/ads1258evm-pdk.html)
(2) Magazin online Texas Instruments: http://www.ti-estore.com
(3) Folder produs ADCPro: http://www.ti.com/adcpro
(4) Scurt film pentru a demonstra ADCPro: http://e2e.ti.com/media/p/10452.aspx
(5) TINA-TI: http://www.ti.com/analogelab
(5) Data Converter Support Tool: http://www.ti.com/dcplug-in
(6) Mai multe informaţii despre produsele Texas Instruments pot fi găsite la: http://www.ti.com

Contact:
Irina Marin
irina.marin@ecas.ro
ECAS ELECTRO
Tel: 021 204 81 00
Fax: 021 204 81 30
birou.vanzari@ecas.ro

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre