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1、单板测试(一),-产品硬件原理基础,一、NTS-230240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，BR15 100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 AD IC=（-221k/7.5k）*ic,小电流通道信号放大计算公式 AD IC=【-221k/7.5k*1K/（7.5K+1k）】*
2、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TMS320F280 x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2通信协议 2总线是一种用于器件之间的二线制总线。 它通过（串行数据线） 及（串行同步时钟线）两根线在连到总线上的器件
3、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。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= IeDR34= (1+ k)IbD
4、R34 流经负荷R 的电流Io即KSP2222A的集电极电流等于kIb，则有VDOA=V1= (1+k)IbDR34= (1+1/k)IoDR34 其中k1，所以IoV1/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420mA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DR36 250欧电阻即可。,V-I 变换电路,R,Ie,Io,3、通讯,上图为RS
5、485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。CR10,11 PTC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
6、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,CR2 200K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
7、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
8、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125。集电极饱和电ic=5/125=40mA,=100 ib0.4mA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1.8 V输出， 其中VDD为I/O数字电源3.3V,VDD1
9、8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 0.1F，振频率大约在7MHz左
10、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10F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,8、存储,8、外部RAM,TMS320F2812内置18 KB RAM,因设计需要又在外部扩展一片256 KB SARAM，芯片选用IS61LV25616(256K16位)，其数据访问时间为10 ns，通过TMS320F2812上的XINTF模块来进行数据的读写。 XA0XA18 - 19位地址总线 XD0XD15 - 16位数据总线,9.常用串行
11、信号介绍,1.什么是SPI SPI（Serial Peripheral Interface-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
12、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I2C I2C（InterIntegrated Circuit）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,
