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单板测试(一)---产品硬件原理基础一、NTS-230\240硬件原理1、A/D采样2、D/A转换3、通讯4、开入5、开出6、电源及滤波电路电流互感器二次侧BC8,BC9电容用于抑制信号回路上的差模干扰，BR15100欧电阻为采样电阻，电流互感器变送后的电流信号在此电阻上产生250mV的交流电压信号供后级放大电路使用，BD5,BD6二极管属于运放输入端保护电路，用于抑制运放输入端的共模电压，共模电压过高会导致运放损坏大电流通道信号放大计算公式ADIC=（-221k/7.5k）*ic小电流通道信号放大计算公式ADIC=【-221k/{7.5k*1K/（7.5K+1k）}】*ic模拟开关用于小信号放大直流偏置电压电路1、A/D采样运放输出的电压信号经比较器比较输出至DSP芯片引脚，利用该引脚的捕获功能测量被测信号的周期，间接算出被测信号的频率值主芯片采用TI的TMS320F280x芯片，芯片上自带12位AD转换模块，12位表示AD转换器的分辨率，也就是说其能分辨的最小电压为(1/4096)%=0.0244%本例启用内部带隙基准源，外部输入的模拟量信号与内部基准电压相比较以决定输出0还是输出1。2、D/A转换模块数模转换芯片采用Ｉ2Ｃ通信协议Ｉ2Ｃ总线是一种用于ＩＣ器件之间的二线制总线。它通过ＳＤＡ（串行数据线）及ＳＣＬ（串行同步时钟线）两根线在连到总线上的器件之间传送信息，通过软件寻址实现片选，减少了器件片选线的连接。ＣＰＵ不仅能通过指令将某个功能单元电路挂靠或摘离总线，还可对该单元的工作状况进行检测，从而实现对硬件系统的扩展与控制DAC7571为TI推出的低功耗轨至轨输出12位I2C输入DAC，其A0为地址选择端，本例有两路模拟量输出这里以高低电位加以区别，方便CPU进行寻址2、D/A转换模块电路中的主要元件为一运算放大器LM321和三极管KSP2222A及其他辅助元件构成,DOA信号经运算放大器放大后再经三极管放大，KSP2222A的射级电流Ie作用在电阻DR34上，由运放性质可知：V1=Ie·DR34=(1+k)Ib·DR34流经负荷R的电流Io即KSP2222A的集电极电流等于k·Ib，则有VDOA=V1=(1+k)Ib·DR34=(1+1/k)Io·DR34其中k》1，所以Io≈V1/DR34。由上述分析可见，输出电流Io的大小与输入电压VDOA成正比，而与负载电阻R的大小无关，说明了电路良好的恒流性能。改变VDOA的大小，可改变Io的输出。在VDOA一定时改变DR34的大小，可以改变VDOA与Io的比例关系若将VDOA电压信号转换成4～20mA电流信号，则可确定VDOA=0.92V-4.6V，同样若是电压输出，只需接入DR36250欧电阻即可。V-I变换电路RIeIo3、通讯上图为RS485通讯模块接口电路，RXD为数据接收端，TXD为数据发送端，电路图中，钳位于15V的TVS管CD3、CD4、CD5都是用来保护RS-485总线的，避免RS-485总线在受外界干扰时（雷击、浪涌）产生的高压损坏MAX1487芯片。CR10,11PTC热敏电阻用于在线路上产生大电流时自身热量升高，电阻值以指数级迅速上升已达到切断收发回路的目的同样具有保护芯片的作用，DSP的接收、发送信号通过高速光耦HCPL0601连接MAX1487芯片的R、D引脚，控制信号UTXD_EN同样经光电隔离电路去控制MAX1487芯片的DE和/RE引脚，使能MAX1487芯片的发送器/接收器，使能信号为低电平时接收器有效，发送器禁止，为高电平时发送器有效，接收器禁止，任一时刻，MAX1487芯片中的“接收器”和“发送器”只能够有1个处于工作状态,这就是“半双工”的定义3、通讯4、开入当外部未加入开入信号时，IN1,IN2信号引脚通过4.7K排阻上拉为3.3V当开入信号DI1,DI2通过CR1,CR2200K限流电阻接入光耦TLP181,光耦内部发光二极管发光导致信号IN1,IN2与地导通此时IN1,IN2引脚电平为0，芯片通过判断这两个引脚上的电平高低变化判断开入是否导通5、开出继电器线圈需要流过较大的电流（约50mA）才能使继电器吸合，一般的集成电路不能提供这样大的电流，因此必须进行扩流，即驱动。左所示为用NPN型三极管驱动继电器的电路图，图中上半部分为继电器电路（松下ALD105），继电器线圈作为集电极负载而接到集电极和正电源之间。当输入为0V时，三极管截止，继电器线圈无电流流过，则继电器释放（OFF）；相反，当输入为+VCC时，三极管饱和，继电器线圈有电流流过，则继电器吸合（ON）。当输入电压由变+VCC为0V时，三极管由饱和变为截止，这样继电器电感线圈中的电流突然失去了流通通路，若无续流二极管D将在线圈两端产生较大的反向电动势，极性为下正上负，电压值可达一百多伏，这个电压加上电源电压作用在三极管的集电极上足以损坏三极管。故续流二极管D的作用是将这个反向电动势通过图中箭头所指方向放电，使三极管集电极对地的电压最高不超过+VCC+0.7V左图中电阻AR12和AR14的取值必须使当输入为+VCC时的三极管可靠地饱和，ALD105线圈电阻为125Ω。集电极饱和电ic=5/125=40mA,β=100ib0.4mA继电器可以可靠驱动。（VCC-0.7V/AR12)-（0.7V/AR14）0.4mA取AR14=22k，则AR1210k继电器可以可靠动作。6、电源外部220V交流电通过电源模块整流滤波变换之后输出5V直流电经AMS1117电源芯片转换为3.3V与1.8V输出，其中VDD为I/O数字电源3.3V,VDD18为核心数字电源1.8V，VDDA18为ADC数字电源1.8V,VCCA为ADC数字电源3.3V,为内核与数字I/O地，GNDA为ADC模拟地，为模拟地6、电源1.电容对地滤波，需要一个较小的电容并联对地，对高频信号提供一个对地通路2.电源滤波中电容对地脚要尽可能靠近地3.理论上电源滤波电容越大越好，一般大电容滤低频，小电容滤高频，可靠的做法是一大一小并联，一般要求相差两个数量级以上，已获得更大的滤波频段4.去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF，振频率大约在7MHz左右，也就是说，对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果,还要加1个蓄能电容，可选10μF左右。最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电阻（大电容分布电阻大即等效串联电感ESR）特性。要使用钽电容。7、存储CIN1,CIN2输入增加此两引脚不允许悬空，不用的话请与地连接A0,A1输入器件选择输入，用于对一个串行总线上多个存储器进行寻址CAL/PFO输入在校准模式下，输出512HZ方波用于时钟校准，在正常操作模式做比较器输出X1,X2I/O连接32.768KHZ晶振/RSTI/O复位输出引脚SDAI/O串行数据，地址总线SCL输入串行时钟总线PF1输入比较器输入引脚，此引脚不可以悬空VBAK电源后备电源输入引脚VDD电源电源VSS电源地8、存储8、外部RAMTMS320F2812内置18KBRAM,因设计需要又在外部扩展一片256KBSARAM，芯片选用IS61LV25616(256K×16位)，其数据访问时间为10ns，通过TMS320F2812上的XINTF模块来进行数据的读写。XA[0]~XA[18]---19位地址总线XD[0]~XD[15]---16位数据总线9.常用串行信号介绍1.什么是SPISPI（SerialPeripheralInterface---串行外设接口）总线是Motorola公司推出的一种同步串行外设接口，用于MCU与各种外围设备以串行方式进行通信2.SPI的连接方式SPI是一个环形总线结构，在芯片管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，SCK：串行时钟线MISO：主机输入从机输出线MOSI：主机输出从机输入线CS：片选9.常用串行信号介绍9.常用串行信号介绍主机和从机都有一个移位寄存器，主机通过向它的SPI串行寄存器写入一个字节来发起一次传输。寄存器通过MOSI信号线将字节传送给从机，从机也将自己的移位寄存器的内容通过MISO信号返回给主机。这样两个移位寄存器的内容就被交换。外设的读写操作是同步完成的。如果只进行写操作，主机只需忽略收到的字节；反之，若主机要读取从机的一个字节，就必须发送一个空字节来引发从机的传输9.常用串行信号介绍9.常用串行信号介绍9.常用串行信号介绍1.什么是I2CI2C（Inter—IntegratedCircuit）总线是PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及外围设备。它是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可以发送和接受数据，读写访问简单I2C总线通过上拉电阻接正电源，当总线空闲时，两根总线为高电平，连接到总线上的任一器件输出低电平，都将使总线变低9.常用串行信号介绍I2C数据传送I2C总线进行数据传输时，时钟线为高电平时，SDA线数据必须保持稳定时钟线为低电平时，数据线上的电平状态才允许变化9.常用串行信号介绍数据传输时序SCL为高电平期间，SDA从高变低是起始信号SCL为高电平器件，SDA从低变高是终止信号每个字节8位高位在前低位在后，外加一个应答位，一共9位9.常用串行信号介绍FM3116铁电存储器9.常用串行信号介绍FM3116铁电存储器