Виртуальная оценка: как онлайн разработать проект с АЦП

Эффективность всего проекта определяется отдельными компонентами, выбранными для данного приложения. Документация на компоненты дает первичное представление и начальную информацию о параметрах, а оценочные платы обычно используются для лучшего определения характеристик всего проекта соответствующей схемы. Они позволяют осуществлять тестирование таких компонентов, как преобразователи, усилители и изоляторы. Тем не менее оценочные платы имеют существенный недостаток. Их необходимо заказывать и подключать к измерительным приборам, а при тестировании различных плат для определения оптимальной конфигурации процесс может оказаться слишком затратным в плане как времени, так и финансов. Чтобы избежать этой сложности, компания Analog Devices разработала онлайн-инструмент Virtual Eval, позволяющий разработчикам оценивать преобразователи посредством моделирования. Инструмент помогает избежать материальных затрат и сэкономить время на этапе подбора компонентов.

Virtual Eval имеет доступ к обновленной и полной базе данных преобразователей Analog Devices. С одной стороны, соответствующая среда функционирования преобразователя может быть смоделирована очень точно, с другой — ее можно тестировать при различных сценариях и граничных условиях. На рис. 1 на примере АЦП AD7124 показаны различные опции и интерфейс инструмента. AD7124 представляет собой 24‑разрядный SD-преобразователь с дополнительным расширенным набором диагностических функций, например с функцией обнаружения проводных соединений или короткого замыкания.

В качестве первого шага Virtual Eval позволяет специалистам рассмотреть полную блок-схему преобразователя (рис. 1).

Рис. 1. Блок-схема AD7124, показанная в Virtual Eval Tool

Нажав на соответствующий внутренний модуль, можно изменить его параметры согласно желаемому сценарию моделирования. Изменяются такие модули, как, например, входной усилитель или различные переключатели. Доступные опции отображаются в настройках в левой части экрана. В случае с AD7124 к дополнительным изменяемым параметрам можно отнести варианты настройки фильтров SINC4+1 или SINC4, внутреннюю тактовую частоту и опорное напряжение. Другие параметры с возможностью калибровки — скорость и временные показатели преобразования.

После настройки всех параметров характеристики преобразователя можно визуализировать и оценивать. Во‑первых, отобразить входной сигнал (рис. 2а). Кроме того, рассчитать быстрое преобразование Фурье (FFT) входного сигнала. Гистограмма (рис. 2б) позволяет определить статические характеристики и точность преобразователя.

Рис. 2. а) Форма входного сигнала; б) гистограмма входного сигнала

Во‑вторых, Virtual Eval отображает кривую частотной характеристики и ступенчатую функцию сигнала (рис. 3a). Обычно преобразователь выбирают в соответствии с критерием Найквиста. Используя ступенчатую функцию, можно рассчитать точное значение максимальной входной частоты, включая запас надежности по частоте. Повышение ступенчатой функции осуществляется только с установкой подходящей скорости преобразования АЦП — если скорость преобразования окажется недостаточной, данные будут потеряны. Наконец, временная диаграмма показывает отклик AD7124 во временном промежутке (рис. 3б), что позволяет моделировать различные сценарии, в том числе снижение потребления тока или повышение скорости преобразования.

Рис. 3. a) Ступенчатая функция АЦП; б) временные показатели преобразования АЦП

Заключение

Инструмент моделирования Virtual Eval для аналого-цифровых преобразователей предоставляет простой способ моделирования различных АЦП в разных условиях и при разных сценариях. Он не только снижает затраты, но и значительно сокращает время выбора компонентов, позволяя разработчикам найти подходящий преобразователь, не прибегая к использованию оценочных плат и проведению дорогих испытаний. Данные о преобразователе доступны на справочной странице инструмента, содержащей соответствующую документацию и дополнительную информацию. В ближайшее время база данных будет расширена с включением в нее интегрированных модулей, в частности AMR-датчиков со встроенным преобразователем.