DSP基础学习-ADC同步采样

DSP基础学习-ADC同步采样

彭会锋

2015-04-28 20:31:06

在DSP28027 LauchPad学习过程中，关于ADC同步采样和顺序采样的区别稍加研究了一下，发现里面还真有些门道，所以写了这篇文章，主要针对ADC同步采样的两个不同概念进行相关的解释说明，理论和具体的理解都有在里面，较为详细，可以作为基础知识加深了解！

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参考文献：

http://pan.baidu.com/s/1gd1Xg6v  TMS320C28X处理器在交流采样中的应用（这是一篇论文，针对多通道同步采样和交流同步频率采样都有讲述！）
http://pan.baidu.com/s/1hqBy63a FreeScale 利用 MC56F84789 的 PWM 和 ADC 驱动双 PMSM 电机 FOC(此文章的ADC配置部分介绍了同步采样的相关知识！)

http://123.125.114.20/view/dfe94d5a767f5acfa0c7cd11.html?re=view 多路同步采样ADC实现高性能多通道电网监测(针对多通道同步采样的文章！)
http://labview7i.weebly.com/31532431456-2527726679204492149565288165289.html
http://labview7i.weebly.com/31532431456-2527726679204492149565288465289.html (这两篇是NI Labview的资料文章，里面对于ADC采样包括理论和具体的时间都有很好的描述，建议重点关注！)
http://www.deyisupport.com/question_answer/analog/data_converters/f/58/t/68789.aspx 什么是同步采样ADC?（这个里面对两个ADC概念有简略描述！）
http://www.eet-china.com/STATIC/PDF/201010/EECOL_2010OCT18_ACC_POW_TA_08.pdf?%20SOURCES=DOWNLOAD 新一代16位8通道同步采样ADC–AD7606 在智能电网中的应用(8通道的，了解下在电力中应用！)
http://www.epae.cn/ch/reader/create_pdf.aspx?file_no=200605134&flag=&journal_id=dlzdhsb&year_id=2006 基于DSP的同步交流采样技术(针对交流同步采样理论知识)
http://blog.chinaaet.com/detail/29227 六通道同步采样的双极性ADC芯片AD7656(具体的多通道同步采样芯片，可以具体了解同步采样芯片内部构造！)
http://pan.baidu.com/s/1sjzAS6x 多路同步采样ADC实现高性能多通道电网监测(了解下在电网中的应用即可！)
http://www.21ic.com/app/mcu/201406/538356.htm TMS320F28027中两种A／D采样方式的实现(参考文献)

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ADC同步采样有两个不同的实际表述：

1 多通道同步采样：对多通道能够在同一时刻进行采样，保证多通路信号的采样间隔最小,对应于采样过程中对采样管脚同时采样保持（转换可以是有先有后的），主要针对多通道进行同时刻数据采集，适合多输入、信号电平快速变化、相位要求严格等应用场合；（这个应该就是F28027芯片中想要表达的意思！）

2 交流同步采样：为了使采样频率FS始终与系统实际运行的频率f1保持固定的比例关系N=fs/f1，必须使采样频率随系统运行的频率的变化而实时地调整，主要针对交流采样，需要实时跟踪交流信号的频率信息，可利用硬件测频设备或软件计算频率的方法来配合实现；简单的说就是采样频率＝n倍信号频率

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多通道同步采样技术

1 多通道采样技术

多通道采样技术又可以分为：同步和非同步（轮询）

非同步采样技术：芯片具有多通路，但是只有一个A/D转换内核（模数转换器）,通过模拟多路复用器(MUXs)轮回扫描实现多通道测量;

同步采样技术：芯片内部通过增加多路采样保持电路(dsp控制芯片大部分采用此种方式实现)、增加多路单独ADC采样通道(专用多通道同步采样芯片采用此种方式实现)实现同步采样；

2 非同步多通道采样技术实现：(通过多路复用器实现，ADC被设计成通道扫描的工作方式，分时采集)

3 DSP控制芯片同步采样实现：

以F28027为例,ADC内部构造如下图所示，此DSP控制芯片增加一路采样保持电路,通过S/H-A、S/H-B实现双通道的同步采样，实现成本较低：

4 专用多通道同步采样芯片具体实现：(每一通道都增加了采样保持、模数转换核，相对于其他通道独立)

系统具体应用如下图所示：

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多通道非同步采样缺点分析（可以参考NI LabView的第四部分相关内容，这里只写出部分关键点！）

1 高速采集通道延迟

    多通道非同步数据采集模块在多通道低速（近乎直流测量）采集时问题不大，可是在输入信号频率较高，同时又对信号间的相位关系有一定的要求时就会出现一些的问题，例如交流量采集时会引入相位延迟，不利于FFT等数据处理，这个相位延迟是可以计算出来的；

2 幽灵电压问题

针对多通道非同步数据采集卡,只有一个A/D转换器,实现多通道测量是利用一个多路转换开关来轮回扫描实现的.如果通道间（包括PGA）的分布参数较大(容性),当信号从一个通道高速切换到另一个通道时,可能会产生过冲(信号来不及充、放电),从而导致”幽灵电压”的出现；

3 解决方法

• 1、 尽可能的降低采样速率（这个晚点可以考虑下）
• 2、 尽可能的使用低输出阻抗的信号源
• 3、 用空闲的通道做间接接地，比如：AI0—信号、AI1—接地、AI2—信号、AI3—接地…
• 4、 通道间的电压差尽可能的小，尽量按信号幅度的升降排设置通道

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同步交流采样技术