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TC1728用户手册FADC,V2.727-1V1.0,2011-12快速模数转换器(FADC)27快速模数转换器(FADC)TC1728包含一个差分输入通道的快速模数转换器（FADC），因此可以进行高频率信号的采样。对于低频和中频信号，通过数据压缩进行抗混迭滤波可以避免使用昂贵的外部滤波器。•FADC内核的功能描述（见章节27.2）•FADC内核寄存器描述（见章节27.3）•TC1728FADC模块的具体实现及相关寄存器，包括片上互连、服务请求控制、地址译码和时钟控制（见章节27.4）注：章节27.3所描述的FADC内核寄存器在TC1728用户手册其它章节引用时，需添加模块名前缀“FADC_”。TC1728用户手册FADC,V2.727-2V1.0,2011-12输入结构快速模数转换器(FADC)27.1FADC简单描述一般特性•极高的转换速率，转换时间为21个fFADC时钟周期（191ns@fFADC=110MHz）•10位A/D转换（通过对数字数据压缩滤波器里的连续转换值取平均可获得更高精度的转换）•逐次逼近转换技术•两个差分输入阻控制覆盖都用ADC1输入•每个差分输入通道都可用作单端输入•每个通道都支持偏移校准•每个通道可编程增益为1,2,4或8•自由运行（通道定时器）或触发转换模式•外部信号可作为触发和门控信号•通道内部定时器作为内部触发源•可单独选择每个通道定时器的请求周期•可选择、可编程的抗混迭和数据压缩滤波器模块（有四个独立滤波器单元）VFAREFVDDAFVDDMFVDDIFVFAGNDVSSAFVSSMF时钟控制fFADCfCLCA/D数据压缩单元FAIN0PFAIN0NFAIN1P输入通道0输入中的控制DMASRxSRx控制A/D转换器部分FAIN1N通道1TS[H:A]GS[H:A]通道触发控制通道定时器MCB06065_m4_2chn图27-1有两个输入通道的FADC模块框图如图27-1所示，FADC主要的功能模块：TC1728用户手册FADC,V2.727-3V1.0,2011-12快速模数转换器(FADC)•输入结构包括差分输入和阻抗控制•A/D转换器完成模拟到数字信号的转换，包括输入多路复用器在通道放大器之间做选择•数据压缩单元包括可编程的抗混迭和数据压缩滤波器•通道触发控制模块决定两路FADC通道的触发和门控条件•通道定时器可独立触发每路通道进行转换•A/D控制模块控制整体的FADC功能TC1728中的FADC的模拟量模块包括：•一个输入通道的差分模拟输入，用于选择输入阻抗（差分或单端测量）和从引脚中分离FADC输入信号。由VDDIF或VSSMF(3.3V-5V)供电。VDDIF供电引脚和引脚表中的电源引脚不一样，因为它被不时的连接到ADC的供电引脚VDDM，它共用FADC输入引脚。•一个通道放大器，如果被SW改变（在不使用，差分，单端N，或单端P模式之间改变），则它的建立时间大约5us。由VDDMF或VSSMF(3.3V)供电并连接到ADC中的内部稳压器。•FADC输入通道0和1，被ADC1输入信号(AN32,AN33,AN34,AN35)覆盖。使能的FADC输入上的输入电平不能超过VDDMF，而那些禁止的FADC输入上的输入电平不能超过VDDIF。•VDDAF/VSSAF(1.3V)为10位模拟转换阶段供电，并与内部稳压器连接。FADC参考输入电压(最大3.3V)和FADC参考地VFAREF/VFAGND连接到同一内部参考电压点。TC1728用户手册FADC,V2.727-4V1.0,2011-12快速模数转换器(FADC)图27-2TC1728中的FADC输入结构注：FADC中的模拟电压必须稳定，并且要无干扰来保证转换的高质量。TC1728用户手册FADC,V2.727-5V1.0,2011-12快速模数转换器(FADC)27.2FADC内核描述FADC内核描述包括下列选项：•模拟输入部分配置(见章节27.2.1)•转换时序(见章节27.2.3)•通道触发(见章节27.2.4)•通道定时器(见章节27.2.5)•转换控制(见章节27.2.6)•数据压缩单元(见章节27.2.7)•相邻通道触发(见章节27.2.8)•偏移校准(见章节27.2.9)•中断产生(见章节27.2.10)27.2.1模拟输入部分的配置模拟输入部分可通过单独为每路FADC通道x选择不同的配置来控制输入阻抗。各种配置组合如图27-3所示。FAINxNFAINxP高阻高阻-N.C.+配置0:通道放大器处于掉电模式FAINxNFAINxP高阻Rn-VFAREF/2+配置1:单端测量VFAREF/2-FAINxNFAINxNFAINxPFAINxNFAINxP高阻RpRnRpVFAREF/2-+-+配置2:单端测量FAINxP-VFAREF/2配置3:差分测量FAINxP-FAINxNMCA06452图27-3模拟输入部分的配置TC1728用户手册FADC,V2.727-6V1.0,2011-12快速模数转换器(FADC)注：由于温度特性偏移和内部放大器增益，无法给出TUE(总不可调整误差)。输入阻抗Rn和Rp在TC1728产品数据手册中给出。注：FADC的模拟输入线也可以作为其它ADC模块的输入线。如果二者（常规ADC和FADC）同时连接到同一个引脚，为了降低信号失真和测量误差，必须考虑模拟输入端的输入阻抗。配置0:不使用通道(ACRx.ENP=ACRx.ENN=0)FADC通道x输入FAINxP和FAINxN处于高阻状态。如果为了测量关闭两个连接输入通道，则模拟输入部分的通道放大器处于掉电模式。配置1:FAINxN的单端(ACRx.ENP=0和ACRx.ENN=1)该配置使能VVAREF/2-FAINxN的单端测量模式：正极模拟输入FAINxP未连接并处于高阻状态。负极模拟输入FAINxN连接至通道放大器（输入阻抗由Rn决定）。通道放大器的正极输入连接到VVAREF/2(当VFAREF=3.3V时，为1.65V)。如果负极输入电压FAINxN变化，FADC输出的转换结果如下（ACRx.GAIN=00B选择增益=1）：•FAINxN=0V：FADC转换结果是768•FAINxN=3.3V：FADC转换结果是256在单端测量模式下，为了覆盖整个测量范围，必须选择增益为2(ACRx.GAIN=01B)。当增益=2时，FADC输出的转换结果如下：•FAINxN=0V：FADC转换结果是1023•FAINxN=3.3V：FADC转换结果是0未连接的正极模拟输入FAINxP的电压不会影响转换结果。配置2:FAINxP的单端(ACRx.ENP=1和ACRx.ENN=0)该配置使能FAINxP-VVAREF/2的单端测量模式。负极模拟输入FAINxN未连接并处于高阻状态。正极模拟输入FAINxP连接至通道放大器（输入阻抗由Rp决定）。通道放大器的负极输入连接到VFAREF/2(VFAREF=3.3V时，为1.65V)。如果正极输入电压FAINxP变化，FADC输出的转换结果如下（ACRx.GAIN=00B，选择增益=1）：•FAINxP=0V：FADC转换结果是256•FAINxP=3.3V：FADC转换结果是768TC1728用户手册FADC,V2.727-7V1.0,2011-12快速模数转换器(FADC)单端测量模式下，为了覆盖整个测量范围，必须选择增益为2(ACRx.GAIN=01B)。当增益=2时，FADC输出的转换结果如下：•FAINxP=0V：FADC转换结果是0•FAINxP=3.3V：FADC转换结果是1023未连接的负极模拟输入FAINxN的电压不会影响转换结果。配置3:差分测量(ACRx.ENP=ACRx.ENN=1)该配置使能FAINxP-FAINxN的差分测量模式。两个模拟输入FAINxP和FAINxN都连接到通道放大器的输入端。它们的阻抗由Rn和Rp决定。可覆盖整个测量范围。27.2.2结果表示FADC通道x的转换结果由以下公式给出：转换结果VMx=GAINx((VFAINxP-VFAREFM)+(VFAREFM-VFAINxN))(27.1)其中VFAREFM=VFAGND+(VFAREF–VFAGND)⁄2转换结果VMx的绝对值受VFAREF限制。转换结果VMx和结果RCHx.ADRES的映射关系如下:VMx=-VFAREF对应RCHx.ADRES=0VMx=0对应RCHx.ADRES=512VMx=+VFAREF对应RCHx.ADRES=1023单端测量时，需要考虑以下取值：•如果ENPx=0那么VFAINxP=VFAREFM•如果ENNx=0那么VFAINxN=VFAREFM注：在多工器测试模式中（GCR.MUXTM=1），通道放大器从转换器部分分离出来。在多工器测试模式中测量转换结果为512加上/减去转换器部分的偏移。27.2.3转换时序由时钟fFADC的频率决定FADC的转换时间。转换时间包括采样阶段、转换阶段和fFADC的21个周期的转换结果的存储阶段。TC1728用户手册FADC,V2.727-8V1.0,2011-12快速模数转换器(FADC)27.2.4通道触发如图27-4所示，FADC通道x的触发操作由通道x触发控制逻辑决定。FADC通道x可被三种触发源触发：•外部触发源输入信号，可以从输入矢量TS[H:A]中选择•内部通道x定时器触发信号•内部相邻通道触发信号如果其中一个触发源被选中、变为有效，且门控逻辑被设置为使能触发信号（信号ECHTIMx置位），转换请求标志CRFx将置位，指示FADC通道x有一个有效请求。门控源输入和门控模式选择逻辑为通道x定时器产生使能信号，它决定是否允许由三个转换触发信号源中的任何一个置位通道x转换请求标志CRFx。它能从输入矢量GS[H:A]中选择一个输入信号。该控制逻辑完成如下任务，独立于每个FADC通道：•门控源输入选择（CFGRx.GSEL）•门控模式选择（CFGRx.GM)•触发源输入选择（CFGRx.TSEL）•触发模式选择（CFGRx.TM）•通道定时器请求产生•转换请求标志置位/清零TC1728用户手册FADC,V2.727-9V1.0,2011-12FMR置位清零SCRFxRCRFx快速模数转换器(FADC)GS[H:A]TS[H:A]CFGRxGSELCFGRxGM转换开始通道x转换触发32门控模式选择ECHTIMx使能清零&置位CRSRCRFxarCFGRxTSELCFGRxTM通道x定时器32边沿检测单元触发≥1通道x触发控制至其他FADC通道相邻通道触发NCTxMCA06433_m图27-4通道触发控制逻辑表27-1给出一路FADC通道的门控模式（使能、禁止、门控源输入极性有效）。表27-1门控模式CFGRx.GM门控模式00B转换请求被禁止，通道定时器停止。位CRSR.CRFx不可能被硬件置位。01B始终使能转换请求和通道定时器。每个有效触发信号都可硬件置位位CRSR.CRFx。10B当门控源输入GSn=1（由CFGRx.GSEL选择），通道定时器被使能，每个有效触发信号都可硬件置位转换请求位CRSR.CRFx。11B当门控输入GSn=0（由CFGRx.GSEL选择），通道定时器被使能，每个有效触发信号都可硬件置位转换请求位CRSR.CRFx。TC1728用户手册FADC,V2.727-10V1.0,2011-12快速模数转换器(FADC)边沿检测单元决定由触发源输入信号的哪个跳变沿（由CFGRx.TSEL选择）产生转换请求触发信号。上升沿、下降沿、或者双沿都可用来产生触发信号。表27-2触发模式CFGRx.TM触发模式00B不产生触发信号01B触发源输入TSn上出现上升沿（由CFGRx.TSEL选择）时，产生转换请求触发信号。10B触发源输入TSn上出现下升沿（由CFGRx.TSEL选择）时，产生转换请求触发信号。11B触发源输入TSn上出现上升沿或下降沿（由CFGRx.TSEL选择）时，产生转换请求触发信号。