宽带阻抗测量仪的设计——信号检测电路设计(二)

ADS8364的参考电压可以为外部或内部，本系统中使用了其内部的参考电压，但要在其REF IN引脚加滤波电容，以尽量减少噪声干扰。器件的CLK时钟信号的范围在0.05MHz~5MHz，本系统中使用的时钟频率为5MHz。

引脚A 0、A 1、A 2和ADD可用于对ADS8364的工作模式选择。当A 2 A 1 A 0 =000~101时，表示对ADS8364内部的6个通道分别读数，例如A 2 A 1 A 0 =000表示CHA0进行读数，A 2 A 1 A 0 =001表示CHA1进行读数；当A 2 A 1 A 0 =110表示按照固定顺序对ADS8364进行读数，先CHA0和CHA1，再CHB0和CHB1，最后CHC0和CHC1，如此反复；当A 2 A 1 A 0 =111时，表示对ADS8364采用FIFO方式进行读数，即先转换的通道先读取数据。而ADD可以控制读取数据时，是否读取通道的地址信息，当ADD＝1时，对一个通道读数需要读两次，第一次读到的是该通道的地址，如CHA0的地址为0x8008，CHA1的地址为0x8009……CHC1的地址为0x800D，当ADD=0时没有地址数据，只需要读一次即可以把转换数据直接读出。引脚HOLDA、HOLDB、HOLDC分别控制两个ADC模块单元，本系统中使用A组和B组对AD8302的增益和相位输出电压进行不同时刻的循环采样，C组对AD8307输出电压进行采样。ADS8364的各控制信号之间的时序关系如图4-12所示。

图4-12中，CLK为ADS8364的时钟，频率为5MHz，HOLDX表示HOLDA、HOLDB、HOLDC信号中的任意一个，t_w1表示HOLDX低电平有效的最短时间为30ns；t_w2表示相邻两个HOLDX有效的最短时间为30ns；t conv表示ADC开始转换到数据准备输出所需要的时间为4us；EOC信号用于通知外部器件模数转换结束，可以进行数据读取了；CS为片选信号，t_w3表示RD信号保持低电平有效的最短时间为40ns，CS低电平有效的时间总是要大于t _w3，t_w4表示连续读信号所需保持高电平无效的最短时间为40ns；BYTE表示对读取数据位数的选择，为1输出8位数据，为0输出16位数据。

在本系统中设定A 2 A 1 A 0 =111，ADD=1，使用FIFO方式读取通道地址和转换数据；BYTE=0采用16位数据的读取，并使WR为1无效，读信号RD、片选信号CS来自控制电路，采集完成信号EOC作为握手信号通知控制电路进行数据的采集。

增益相位检测电路在辅助检波电路的反馈下，对输入信号和参考信号进行信号功率的调整，使其满足增益相位检测器AD8302对输入信号的要求，并由有源低通滤波器对增益和相位电压进行滤波和电流放大处理后送到模数转换器ADS8364，ADS8364把其转换为可被后续电路进行实时处理的数字量。

4.5相位极性判断电路

相位极性判断电路主要是判断二路输入信号的超前滞后极性，该电路主要由分频器MC12080、施密特触发器TL714C、D触发器SN74LVC74组成。如图4-13所示。1nF电容起隔直作用。

分频器MC12080具有四个分频系数，分别是10、20、40、80，由外部信号通过三个引脚控制，根据输入的频率不同，可以采用不同的分频系数，这样做的目的是便于对输入信号进行整形，因为整形电路的最高频率只能达到100MHz，所以先进行分频，使输入信号频率降低。

MC12080其内部逻辑结构图如图4-14所示。

工作电压为+5V电源，最高输入频率可达1GHz，输出电压幅度与负载电阻有关。因为它的后面接整形电路，所以整形电路的输入电阻即是分频器的负载电阻，一般整形电路的输入电阻都比较大，因而在输出端并联一1K的电阻，使其负载电阻不至于太大，这样可以保证其输出电压摆幅不会过大，本系统取820负载电阻。本系统用两片MC12080分别对两路输入信号进行分频。由相同的控制信号控制它们的分频比，所以两路信号的分频比总是相同的。

施密特特触发器的作用是将分频后的正弦波整形为方波，本系统用AD公司的高速比较器AD8612，14脚封装，其内部具有两路独立的比较器，所以用一片即可完成两路信号的整形。其最高输入频率达100MHz，传输延迟时间只有4ns，工作电压范围是3V~5V，本系统采用单+5V供电。

D触发器是用TI公司的SN74LVC74，14脚封装，工作电压范围为1.65~3.5V，允许5V输入信号，内部有两个独立的D触发器，分别带有置位和复位功能引脚，本系统只用一个触发器，如图4-13所示，一路信号接在时钟输入引脚，另一路接在D输入引脚，SN74LVC74的时钟输入信号频率允许达到100MHz，所以可以与整形电路输出直接相接。D触发器的输出接到DSP的数据线上。