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RA6T2的16位模数转换器操作 [1] 简介,A/D转换器概述

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发表于 2023-8-4 17:06:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
简介
本系列文章将描述RA6T2上的模数转换器 (ADC) 操作,重点介绍了支持16位深度分辨率的转换方法。首先简要说明了用于提高A/D分辨率的过采样技术,然后深入介绍了过采样功能(内置于RA6T2上的ADC中)的详细信息。本系列内容涵盖了用于在16位深度模式下捕获数据的关键配置,并详细介绍了用于确保正常工作的重要功能。

本系列文章附带的示例代码包含2个项目:一个项目演示在过采样模式下以16位深度运行ADC,另一个项目演示在SAR模式下以12位深度运行ADC作为性能对照。

目标器件
RA6T2

所需资源
要构建和运行本应用笔记附带的示例项目,需准备以下软硬件:
开发工具和软件:
• e2 studio IDE,版本 2022-10 (22.10.0) 或更高版本
• RA 产品家族灵活配置软件包 (FSP) 版本4.2.0或更高版本
• J-Link RTT Viewer,版本 7.86b或更高版本
FSP和e2 studio捆绑在一个可下载平台安装程序中,您可复制下方链接到浏览器中打开进入瑞萨网站获取:
硬件:
• RA6T2(240MHz Arm® Cortex®-M33 TrustZone®,面向电机控制的高实时引擎)
• MCK-RA6T2(RTK0EMA270S00020BJ – 适用于 RA6T2 MCU 系列的瑞萨灵活电机控制套件)
• USB-C转USB-A电缆
• 运行Windows® 10的主机PC
前提条件和目标受众
本系列内容的读者应具备一定的瑞萨e2 studio IDE和RA产品家族灵活配置软件包 (FSP) 使用经验。在执行本系列内容中的操作步骤之前,请先按照《FSP用户手册》中的步骤操作,以编译和运行Blinky项目。
这样可以帮助您熟悉e2 studio和FSP,并确认所用电路板的调试连接能否正常运行。此外,您还应具备一些与A/D转换相关的模拟主题的理论背景。
目标受众为想要利用RA6T2上的16位ADC模块开发应用的用户。

目录
  • A/D转换器概述

  • 配置RA6T2 ADC模块

  • 应用项目简介

  • 运行应用项目

  • 验证应用项目

  • 性能分析

  • 参考资料



1  A/D转换器概述
模数转换器(A/D转换器,ADCs)是数据采集系统 (DAQs) 的组成部分,其功能是捕获模拟信号并将其转换为离散数字信号。ADC可将模拟电压转换为数字,以供处理器根据需要对这些值执行以下操作:存储、显示或进一步分析捕获的数字信号。

1.1 A/D转换器特性分析
A/D转换器通常具有三个固有特性:输入电压范围、离散值的分辨率,以及转换速率。
输入电压范围定义了ADC可接受的模拟输入电压范围,即可以转换为数字值的范围。输入电压范围的最大值取决于ADC系统使用的参考电压;通常,输入电压上限等于内部参考电压值。在RA6T2中,VREFH0是输入模拟参考电压电源,根据电气特性,其范围定义在 [2.7V, 3.6V]。
A/D转换器的分辨率是指检测到的最小增量电压测量结果,它会导致转换后的数字输出值发生变化。ADC的分辨率取决于用于存储数字转换值的位数。对于具有n位分辨率的ADC,可以用数字形式表示 2n数值。
转换速率(也称为采样率)描述的是将模拟输入转换为数字表示所需的时间量,按照所需的时钟周期数来记录。通常,此值表示为每秒可完成的 A/D 读数数量(以赫兹为单位)。转换率对于根据奈奎斯特规则分析可接受的AC信号输入频率尤其重要,可用于避免产生混叠等不需要的伪影。

1.2 模拟输入类型
大多数模拟信号要么以单个模拟电压的形式进行单线传输,要么以两个模拟电压之差的形式进行双线传输。RA6T2上的ADC支持单端输入和差分输入两种形式。

1.2.1 单端输入
单端输入ADC用于转换模拟信号源电压与模拟参考接地电压之差。单端输入的实现最具成本效益,但信号对电磁干扰产生的噪声十分敏感。

1.2.2 差分输入
差分输入ADC用于转换两个互补信号(即非反相输入和反相输入)之间的差分电压。差分输入的实现成本较高,但其性能更优,抗信号中的噪声能力更强。


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