高速16位AD7665在基于GPRS远程振动检测中的应用

摘要：基于远程振动检测，提出一种高速、高精度、外围电路简单的基于GPRS无线网络的远程振动测试。通过功率放大器将正弦控制仪产生的正弦信号输出至振动实验台，用AD7665将采集到的模拟信号转换成方便计算机方便传输、处理的数字信号，然后通过GPRS模块MC55i将数字信号传输至远程WEB服务器。详细说明了在远程振动测试中的两个关犍技术，AD7665的模数转换及GPRS模块MC55i的应用。经实验验证，该技术能很好的应于用无人值守远程振动检测，不受距离及环境影响。
关键词：高速ADC；双极性；编码；振动检测；AD7665； GPRS

由于计算机的微型化、网络化、性能价格比的上升和款件功能的日益强大，计算机控制系统几乎可以出现在任何场合：实时控制、监控、数据采集、信息处理、数据库等。
随着计算机技术的迅速发展，现在的振动数据采集主要用微机进行数字化测试分析。振动测试仪器主要为以徽机为核心智能仪器。数字化测试的前撮是将传感器从被测试设备测得的模拟数据转换为数字化数据。因此摸数转换的精度、速度将直接决定数字化测试分析的精度、速度。本文的目的即将一个AD转换芯片应用于振动测试。
AD7665内置一个16位高速采样ADC，扩大了被测设备的振动频率范围。一个电阻器输入标量(允许多种输入范围)，既而易于与多种不同的传感器配套使用。一个内部转换时钟、纠错电路，以及串行和并行系统接口，提高了AD转换外围电路设计的灵活性。
该器件具有3种采样模式：极高采样速率模式(Warp模式)；快速模式(正常模式)，适用于异步转换速率应用；低功耗模式(脉冲模式)，适用于低功耗应用，其功耗与吞吐量呈比例关系。3种采样模式使得系统功耗降至最低。

1 基本原理
逐次比较型A／D转换器。就是将输入模拟信号与不同的参考电压作多次比较，使转换所得的数字量在数值上逐次逼近输入模拟量对应值。
对图1的电路，在数据采集阶段，它由启动脉冲启动后，DAC内部电容阵列梭用作采样电容，并从IN的输入端得到模拟信号。当数据采集完成后，的输入变为低电平，此时转换状态被启动。在第1个时钟脉冲作用下，控制逻辑电路使内部时序产生器的最高位置1，其他位置0，其输出经数据寄存器将1 000……0，送入DAC。输入电压首先与DAC输出电压(REF／2)相比较，如IN≥VREF／2，比较器输出为1，若INREF／2，则为0。比较结果存于数据寄存器的Dn-1位。然后在第2个CP作用下，移位寄存器的次高位置1，其他低位置0。如最高位已存1，则此时V0=(3／4)VREF。于是V1再与(3／4)VREF相比较，如V1≥(3／4)VREF，则次高位Dn-2存1，否则Dn-2=0；如最高位为0，则V0=VREF／4，与V0比较，如V1≥VREF／4，则Dn-2位存1，否则存0……。以此类推，逐次比较得到输出数字量。在完成这个过程之后，控制逻辑将产生AD转换代码的输出至并口(串口)，并将BUSY线的输出置为低电平。

2 关键问题
在AD转换中时序问题直接决定了AD转换的成功与否，因此时序问题将是本文解决的第一个问题。另外由于本文采用的是双极性的输入，因此在AD7665的应用中应该注意输入配置，以及编码问题。
2．1 时序问题
图2为AD转换过程时序图。信号控制AD7665转换的开始，一旦转换开始就不能被放弃或重新开始，直到转换完成。而信号与和互不干扰。

信号是数字信号，要求有良好的边缘特性。而SNR是一个临界值，信号要求有很小的抖动，可采用一个专门的振荡器来产生信号，或者采用高频率低抖动的时钟来产生。
在Impulse模式中，可以自动开启转换。当BUSY信号变为低电平而信号保持低电平时，AD7665控制数据采集阶段，并自动启动一个新的转换。当一直保持低电平时，AD7665将自动保持转换过程。值得注意的是，当BUSY信号变为低电平时，模拟信号被输入。同样，当上电时，被置为低电平以开启转换过程。在Impulse模式中，AD7665的转换速度将比570 kSPS高，而这个特征在Warp和Normal模式中所没有的。