采集板模擬通道的調(diào)試

01 STM32F373控制

一、前言

這款基于STM32F373的信號(hào)采集和控制電路板是昨天通過(guò)快速制版方法制作的。經(jīng)過(guò)了硬件初步調(diào)試，下面對(duì)它的應(yīng)用功能進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)試。

▲ 圖1.1.1 電路板原理圖

▲ 圖1.1.2 電路板PCB版圖

二、調(diào)試結(jié)果

1、DAC輸出

首先測(cè)試電路板的DAC模擬輸出控制。為了提高 DAC 驅(qū)動(dòng)能力，DAC軟件輸出設(shè)置了運(yùn)放緩沖使能。這就使得它的輸出在零點(diǎn)附近有一個(gè)死區(qū)，也就是軟件設(shè)置輸出為0，但是實(shí)際輸出還有 60mV 左右。板載的 -5V電路，通過(guò)電阻網(wǎng)絡(luò)給輸出疊加上一個(gè)負(fù)的電壓。這樣可以確保輸出可以從 0V 開(kāi)始。下面通過(guò)軟件和外部萬(wàn)用表，測(cè)量DAC通道輸出的電壓范圍。

▲ 圖1.2.1 DAC的零點(diǎn)電壓

??通過(guò)編程，設(shè)置 DAC 從 0 逐步變化到 0xfff。使用萬(wàn)用表測(cè)量控制電路板的實(shí)際輸出。記錄下測(cè)試的結(jié)果，并繪制設(shè)置數(shù)據(jù)與電壓之間的曲線。測(cè)量結(jié)果顯示，輸出呈現(xiàn)非常好的線性。在 0 附近，輸出電壓是從 0 點(diǎn)開(kāi)始變化。隨著設(shè)置數(shù)據(jù)上升，電壓線性增加，頂部的飽和有兩個(gè)因素的疊加，一是 F373的DAC輸出 運(yùn)放的輸出飽和，另外一個(gè)是輸出疊加了一個(gè)負(fù)的電壓。下面將會(huì)對(duì) 0 點(diǎn)附近的變化進(jìn)行仔細(xì)的測(cè)量。

測(cè)量結(jié)果中，這個(gè)突變應(yīng)該是數(shù)據(jù)記錄過(guò)程中傳輸?shù)脑肼?。電壓?負(fù)的 18mV 開(kāi)始，直到 DAC 設(shè)置為 33的時(shí)候，輸出電壓達(dá)到了 0V。

▲ 圖1.2.2 設(shè)置從0到0xfff對(duì)應(yīng)的輸出電壓

▲ 圖1.2.3 在0附近的測(cè)試結(jié)果

??下面測(cè)量DAC的輸出電阻，利用QR10電阻箱，改變DAC輸出端口不同的負(fù)載電阻，測(cè)量對(duì)應(yīng)的輸出電壓。此時(shí)，DAC輸出固定的，對(duì)應(yīng)2000 的模擬電壓?？梢钥吹?，隨著輸出電阻的增加，輸出電壓也在增加。電壓除以電阻，可以獲得對(duì)應(yīng)的輸出電流。此時(shí)，可以看到輸出電壓隨著電壓基本上是線性下降，計(jì)算電壓隨著電流變化的斜率，可以得到輸出等效內(nèi)阻。這里繪制出，在10mA 之內(nèi)，DAC輸出內(nèi)阻近似于 110歐姆，實(shí)際上這個(gè)電阻對(duì)應(yīng)著電路板上輸出串聯(lián)電阻的大小。

▲ 圖1.2.4 不同電阻下的輸出電壓

▲ 圖1.2.5 不同輸出電流對(duì)應(yīng)的輸出電阻

2、ADC輸入

控制電路板存在兩路 SIgma Delta 16bit ADC，它們采集外部控制板上的電流和極化電壓。下面將 DAC輸出的電壓連接到ADC輸入端口，測(cè)量它的采集電壓值。讀數(shù)的數(shù)值為 256個(gè)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的平均值。這是第一個(gè)通道測(cè)量曲線。DAC輸出的電壓從0 開(kāi)始上升到 3.3V。ADC采集的數(shù)值從 負(fù) 0x8000 上升到 0x7fff。由于 ADC 的參考電壓為 2.048V，所以當(dāng)電壓超過(guò) 2.048V 之后，ADC數(shù)值飽和了。這是測(cè)量第二個(gè)通道對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，和第一個(gè)通道是相同的。在硬件上，在第二個(gè)通道增加一個(gè)10k歐姆的分壓，他的測(cè)量量程就擴(kuò)大到4V，可以看到此時(shí)，所得到的數(shù)據(jù)就不會(huì)飽和了。這里的飽和應(yīng)該是 DAC 輸出的飽和特性。

▲ 圖1.2.6 第一個(gè)ADC通道采樣的數(shù)據(jù)曲線

▲ 圖1.2.7 第二個(gè)ADC通道采樣的數(shù)據(jù)曲線

▲ ..對(duì)通道2增加10k分壓之后測(cè)量的曲線

※ 總??結(jié) ※

本文記錄了對(duì)基于F373單片機(jī)信號(hào)采集板中的模擬通道的調(diào)試過(guò)程。電路的DAC與ADC通道硬件和軟件都正常了。基于此，明天進(jìn)行應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。今天時(shí)間不早了，回家吃飯去了。

參考資料

[1]基于STM32F373的信號(hào)采集與控制電路板-制作過(guò)程: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/136125881

[2]基于STM32F373的信號(hào)采集與控制電路板-調(diào)試過(guò)程: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/136126992

[3]STM32F373的USB通信以及程序下載功能: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/136129395