基于TMS320F2812泄漏電流測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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電路說明：光耦U2用于正極性信號(hào)的隔離，光耦U3用于負(fù)極性信號(hào)的隔離。在隔離電路中，R2調(diào)節(jié)初級(jí)運(yùn)放U1輸入偏置電流的大小，C3起反饋?zhàn)饔?，同時(shí)濾除了電路中的毛刺信號(hào)，避免HCNR201的鋁砷化鎵發(fā)光二極管LED受到意外沖擊。R1可以控制LED的發(fā)光強(qiáng)度，從而對(duì)通道增益起一定的控制作用。HC-NR201是電流驅(qū)動(dòng)，其工作電流要求為1～20 mA。由于是隔離雙極性信號(hào)，因此采用雙電源供電的HA7-5127-5運(yùn)算放大器，其輸出電流可達(dá)25 mA。R3是采樣電阻，將光耦輸出電流轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，與運(yùn)放U1組成電壓跟隨電路，實(shí)現(xiàn)輸入輸出電路的阻抗匹配。在圖5線性光耦電路中，隔離電路的隔離電壓增益，也即隔離系數(shù)為：
G=R3／R2
該隔離電路的隔離增益只與電阻值R3，R2有關(guān)，與光耦的電流傳輸特性無關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)了電壓隔離。
1．1．3 電平抬高電路的設(shè)計(jì)
由于TMS320F2812內(nèi)部集成的A／D采樣范圍為0～3 V，在采集信號(hào)進(jìn)行光耦隔離之前，可以調(diào)節(jié)放大器的增益，使被采集的電壓信號(hào)落到-1．5～+1．5 V范圍之內(nèi)，然后設(shè)計(jì)一個(gè)+1．5 V的基準(zhǔn)電壓源將被采集信號(hào)進(jìn)行電平抬高，這樣就可以保證采樣信號(hào)在0～3 V的范圍內(nèi)，電路如圖6所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/193999.htm
利用放大器的虛短、虛斷原理，得：
Uo=1．5*(1+Rf／R2)*R3／(R1+R3)-Ui*Rf／R2
這里取R1=R2=R3=Rf=10 kΩ，根據(jù)上式即可得：
Uo=1．5-Ui
這樣就實(shí)現(xiàn)了電平抬高的目的，Ui的取值范圍是-1．5～+1．5 V，Uo的取值范圍是0～3 V。此時(shí)被采集信號(hào)在0～3 V輸入電壓范圍之內(nèi)，滿足要求。
1．2 系統(tǒng)軟件方案的設(shè)計(jì)
軟件部分包括DSP內(nèi)部采樣程序的設(shè)計(jì)和DSP采樣大量數(shù)據(jù)與PC機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信程序的設(shè)計(jì)，在CCS 3．3開發(fā)環(huán)境下編寫；上位機(jī)PC機(jī)的測試界面軟件采用Microsoft Visual C++編寫。
1．2．1 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊由DSP控制內(nèi)部集成的ADC模塊對(duì)外部的泄漏電流調(diào)理后的信號(hào)進(jìn)行模／數(shù)轉(zhuǎn)換和采樣，并將采集到的大量數(shù)據(jù)送入DSP內(nèi)部對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件濾波和前端處理，將處理結(jié)果通過USB或者串口傳入PC機(jī)進(jìn)行后端分析、處理和顯示，如圖7所示。
TMS320F2812內(nèi)置12位兩路8通道模／數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，內(nèi)部集成兩個(gè)采樣保持器，采樣量程為0～3 V，擁有快速的轉(zhuǎn)換頻率，可運(yùn)行在25 MHz的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘或12.5 MSPS的采樣率。根據(jù)公式voltage=((AdcRegs．RESULT3>>4)*3)／4095.0，其中voltage為DSP_AD采樣值；AdcRegs． RESULT3為A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器。
本系統(tǒng)采用它后，在采集速度和精度上完全可以滿足設(shè)計(jì)的需求。通過軟件進(jìn)行采樣，用串口調(diào)試助手讀出采樣值。軟件流程圖如圖8所示。
1．2．2 測試界面程序軟件流程
通過啟動(dòng)測試程序軟件，由PC機(jī)選擇測試參數(shù)，然后通知下位機(jī)(DSP)開始測試，然后測試電路對(duì)測試信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，通過放大、隔離保護(hù)等信號(hào)調(diào)理，由DSP控制系統(tǒng)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳至上位機(jī)(PC)，PC機(jī)對(duì)采集到的信號(hào)處理及顯示，并判定被測設(shè)備是否合格，其流程圖如圖9所示。
評(píng)論