采集板模擬通道的調(diào)試

01 STM32F373控制

一、前言

這款基于STM32F373的信號采集和控制電路板是昨天通過快速制版方法制作的。經(jīng)過了硬件初步調(diào)試，下面對它的應用功能進行進一步調(diào)試。

▲ 圖1.1.1 電路板原理圖

▲ 圖1.1.2 電路板PCB版圖

二、調(diào)試結(jié)果

1、DAC輸出

首先測試電路板的DAC模擬輸出控制。為了提高 DAC 驅(qū)動能力，DAC軟件輸出設置了運放緩沖使能。這就使得它的輸出在零點附近有一個死區(qū)，也就是軟件設置輸出為0，但是實際輸出還有 60mV 左右。板載的 -5V電路，通過電阻網(wǎng)絡給輸出疊加上一個負的電壓。這樣可以確保輸出可以從 0V 開始。下面通過軟件和外部萬用表，測量DAC通道輸出的電壓范圍。

▲ 圖1.2.1 DAC的零點電壓

??通過編程，設置 DAC 從 0 逐步變化到 0xfff。使用萬用表測量控制電路板的實際輸出。記錄下測試的結(jié)果，并繪制設置數(shù)據(jù)與電壓之間的曲線。測量結(jié)果顯示，輸出呈現(xiàn)非常好的線性。在 0 附近，輸出電壓是從 0 點開始變化。隨著設置數(shù)據(jù)上升，電壓線性增加，頂部的飽和有兩個因素的疊加，一是 F373的DAC輸出 運放的輸出飽和，另外一個是輸出疊加了一個負的電壓。下面將會對 0 點附近的變化進行仔細的測量。

測量結(jié)果中，這個突變應該是數(shù)據(jù)記錄過程中傳輸?shù)脑肼暋ｋ妷簭?負的 18mV 開始，直到 DAC 設置為 33的時候，輸出電壓達到了 0V。

▲ 圖1.2.2 設置從0到0xfff對應的輸出電壓

▲ 圖1.2.3 在0附近的測試結(jié)果

??下面測量DAC的輸出電阻，利用QR10電阻箱，改變DAC輸出端口不同的負載電阻，測量對應的輸出電壓。此時，DAC輸出固定的，對應2000 的模擬電壓。可以看到，隨著輸出電阻的增加，輸出電壓也在增加。電壓除以電阻，可以獲得對應的輸出電流。此時，可以看到輸出電壓隨著電壓基本上是線性下降，計算電壓隨著電流變化的斜率，可以得到輸出等效內(nèi)阻。這里繪制出，在10mA 之內(nèi)，DAC輸出內(nèi)阻近似于 110歐姆，實際上這個電阻對應著電路板上輸出串聯(lián)電阻的大小。

▲ 圖1.2.4 不同電阻下的輸出電壓

▲ 圖1.2.5 不同輸出電流對應的輸出電阻

2、ADC輸入

控制電路板存在兩路 SIgma Delta 16bit ADC，它們采集外部控制板上的電流和極化電壓。下面將 DAC輸出的電壓連接到ADC輸入端口，測量它的采集電壓值。讀數(shù)的數(shù)值為 256個轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的平均值。這是第一個通道測量曲線。DAC輸出的電壓從0 開始上升到 3.3V。ADC采集的數(shù)值從 負 0x8000 上升到 0x7fff。由于 ADC 的參考電壓為 2.048V，所以當電壓超過 2.048V 之后，ADC數(shù)值飽和了。這是測量第二個通道對應的數(shù)據(jù)，和第一個通道是相同的。在硬件上，在第二個通道增加一個10k歐姆的分壓，他的測量量程就擴大到4V，可以看到此時，所得到的數(shù)據(jù)就不會飽和了。這里的飽和應該是 DAC 輸出的飽和特性。

▲ 圖1.2.6 第一個ADC通道采樣的數(shù)據(jù)曲線

▲ 圖1.2.7 第二個ADC通道采樣的數(shù)據(jù)曲線

▲ ..對通道2增加10k分壓之后測量的曲線

※ 總??結(jié) ※

本文記錄了對基于F373單片機信號采集板中的模擬通道的調(diào)試過程。電路的DAC與ADC通道硬件和軟件都正常了?；诖耍魈爝M行應用程序的開發(fā)。今天時間不早了，回家吃飯去了。

參考資料

[1]基于STM32F373的信號采集與控制電路板-制作過程: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/136125881

[2]基于STM32F373的信號采集與控制電路板-調(diào)試過程: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/136126992

[3]STM32F373的USB通信以及程序下載功能: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/136129395