Przegląd struktur i możliwości analogowych układów programowalnych

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Przegląd struktur i możliwości analogowych układów programowalnych"

Antonina Piątkowska
7 lat temu
Przeglądów:

1 Przegląd struktur i możliwości analogowych układów programowalnych wprowadzenie układy EPAC firmy IMP układy isppac firmy Lattice układy FPAA firmy Anadigm struktura i właściwości pierwszych analogowych układów programowalnych EPAC-IMP50E10, -IMP50E30 projektowanie w programie Analog Magic Wykorzystano materiały firm: IMP, Lattice, Anadigm PUE-w10 1

2 Analogowe układy programowalne - wprowadzenie Krótka historia - przegląd produktów EPAC f-my IMP (International Microelectronics Products) r FPAA f-my Motorola (2-ga połowa lat 90-tych) isppac f-my Lattice (od 1999 r.) AN..., f-my Anadigm (od 2001r.) Problemy technologiczne i marketingowe Główne obszary zastosowań, perspektywy rozwojowe PUE-w10 2

3 Pierwsze analogowe układy programowalne EPAC (IMP) Niektóre cechy: programowalne w systemie (isp, daisy chain) wewnętrzna pamięć nieulotna (EEPROM) możliwość zabezpieczenia projektu (Security Bit) podgląd sygnałów wewnęrznych (Magic Probe) programowalna szybkość/pobór mocy Specjalizowane układy scalone: EPAC-IMP50E10 (wielokanałowa akwizycja i przetwarzanie danych pomiarowych), EPAC -IMP50E30 (układ nadzorująco-diagnostyczny) Programowanie połączeń i funkcji bloków wewnętrznych za pośrednictwem programu Analog Magic PUE-w10 3

4 Analogowy układ programowalny EPAC-IMP50E10 In1p In1n In8p In8n G/Z InpMux D 1 5kHz 1 5Khz 1 5kHz 1 5kHz LPF InpAm pa CoreAm pc CoreAm pd 0.0 mv Dac_F 0.0 mv Dac_G V 0V 15k Hz OutAmpF 15k Hz OutAmpG Out1 Out2 In9n In9p 0.0 mv 0.0 mv 0.0 mv 0.0 mv Offset 15KHz SumAmpE 0.0 mv Dac_H V 15k Hz OutAmpH Out3 SLI InpAm pb + - G Power_Down_Control N 1 Clock SCLK SDI AuxAmp VDD VS S AuxInp AuxInn AuxOut PDb Clk Security Probe SLO PUE-w10 4

5 EPAC-IMP50E10 - multiplekser z oknem konfiguracyjnym PUE-w10 5

6 EPAC-IMP50E10 - filtry wejściowe PUE-w10 6

7 EPAC-IMP50E10 - moduł offsetu PUE-w10 7

8 EPAC-IMP50E10 - wzmacniacz wejściowy InpAmpB PUE-w10 8

9 EPAC-IMP50E10 - okna dialogowe wzmacniaczy C, E PUE-w10 9

10 wzmacniacz F skonfigurowany jako S&H PUE-w10 10

11 Okna programowe wzmacniaczy wyjściowych PUE-w10 11

12 EPAC -IMP50E10 - generator wewnętrzny PUE-w10 12

13 EPAC -IMP50E10 - zapezpieczenie dostępu PUE-w10 13

14 EPAC -IMP50E30 - schemat ogólny In1 In2 ON ON VDD VSS In3 ON ISource In4 In5 ON Attenuator InpMux In6 In7 In8 S In9 SDO In10 In11 In12 In13 In14 Corner freq. 845 khz 845 khz 845 khz 845 khz 845 khz 845 khz 845 khz 845 khz LPF Group Gains InpAmp DacLow Dac: Low Thresholds G1: 0.00 V G5: 0.00 V G2: 0.00 V G6: 0.00 V G3: 0.00 V G7: 0.00 V G4: 0.00 V G8: 0.00 V CompLow LoTrip Trip Status In15 In16 SLI COM 12us Single MuxControl 2.5V + - AuxAmp ms WatchDog Clock H 500kHz Power Security SDI SCLK Run/Trigger Trim In+ In- Out WDI WDO Clk RST PD POR PROBE SLO PUE-w10 14

15 EPAC -IMP50E30 - multiplekser wejściowy PUE-w10 15

16 EPAC -IMP50E30 - blok sterowania multipleksera PUE-w10 16

17 EPAC -IMP50E30 - wzmacniacz wejściowy PUE-w10 17

18 EPAC -IMP50E30 - filtr wejściowy PUE-w10 18

19 EPAC -IMP50E30 - komparator z sygn. stanu niskiego PUE-w10 19

20 EPAC -IMP50E30 - komparator okienkowy PUE-w10 20

21 EPAC -IMP50E30 - przetwornik A/C PUE-w10 21

22 EPAC -IMP50E30 - wzmacniacz pomocniczy PUE-w10 22

23 EPAC -IMP50E30 - układ taktujący (zegar) PUE-w10 23

24 Przykłady zadań realizowanych za pomocą układów EPAC 1. Kondycjonowanie sygnałów z zastosowaniem układu EPAC-IMP50E10 Mikroprocesorowy układ pomiarowo-sterujący ma za zadanie m.in. zbierać sygnały z czterech tensometrycznych mostków pomiarowych MP1..MP4 i sukcesywnie przetwarzać je na postać cyfrową. Mikroprocesor posiada sześć wolnych cyfrowych końcówek wejściowo/wyjściowych oraz jedno 8-bitowe napięciowe wejście analogowe Ain (bez multileksera i bez układu próbkującopamiętającego) o zakresie pomiarowym: +0.5V V. Mostki pomiarowe dostarczają sygnałów różnicowych U 1..U 4, o maksymalnych zakresach zmian podanych w tabeli 1. Napięcie wspólne (nieróżnicowe) mieści się w granicach +2.25V V. PUE-w10 24

25 Przykłady zadań realizowanych za pomocą układów EPAC 1. Kondycjonowanie sygnałów z zastosowaniem układu EPAC- IMP50E10 Mikroprocesorowy układ pomiarowo-sterujący ma za zadanie m.in. zbierać sygnały z czterech tensometrycznych mostków pomiarowych MP1..MP4 i sukcesywnie przetwarzać je na postać cyfrową. Mikroprocesor posiada sześć wolnych cyfrowych końcówek wejściowo -wyjściowych oraz jedno 8-bitowe napięciowe wejście analogowe Ain (bez multileksera i bez układu próbkującopamiętającego) o zakresie pomiarowym: +0.5V V. MP3 +5V U 1 MP1 U 1 EPAC (-50E10) Ain µp (µc) U 2 MP2 U 2 I/O U 3 U 4 MP4 U 4 MK U k PUE-w10 25

26 Przykłady zadań realizowanych za pomocą układów EPAC Mostki pomiarowe dostarczają sygnałów różnicowych U1..U4, o maksymalnych zakresach zmian podanych w tabeli 1. Napięcie wspólne (nieróżnicowe) mieści się w granicach +2.25V V. Sygnały wymagają filtrowania filtrem dolnoprzepustowym 1-go rzędu, o częstotliwości granicznej podanej w tabeli; Należy również przewidzeć możliwość korygowania wzmocnionych i odfiltrowanych napięć pomiarowych przy pomocy wspólnego dla wszystkich kanałów zewnętrznego różnicowego sygnału korygującego U k. Zmiana U k o 40mV powinna zmieniać napięcie wyjściowe o 1% zakresu pomiarowego. Dodatkowo wskazana byłaby sygnalizacja przekroczenia 90% zakresu pomiarowego przez którykolwiek z sygnałów wejściowych (wzmocnionych i skorygowanych). Zaprojektować połączenia zewnętrzne i wewnętrzne oraz parametry bloków układu EPAC-IMP50E10. Parametry mostków pomiarowych MP1.. MP4 (do przykładu 1 z EPAC 50E10 zestaw U 1min U 1max f g1 (Hz) U 2min U 2max f g2 (Hz) U 3min U 3max f g3 (Hz) U 4min U 4max f g4 (Hz) PUE-w10 26

27 Przykłady zadań realizowanych za pomocą układów EPAC 2. Nadzorowanie stanu wielu analogowych wejść pomiarowych z zastosowaniem układu EPAC-IMP50E30 Mikroprocesorowy układ pomiarowo-sterujący ma za zadanie m.in. nadzorować sygnały z czterech urządzeń pomiarowych UP1..UP4 i reagować w przypadku, gdy sygnały te nie mieszczą się zadanych granicach. Urządzenia pomiarowe dostarczają sygnałów różnicowych U1..U4, o dopuszczalnych zakresach zmian podanych w tabeli. Urządzenia UP3,UP4 są zasilane napięciem 0V,+5V, a urządzenia UP1,UP2 napięciem -15V, +15V. Sygnały powinny być filtrowane filtrem dolnoprzepustowym 1-go rzędu, o częstotliwości granicznej nie większej niż 16 khz. Zaprojektować połączenia zewnętrzne i wewnętrzne oraz parametry bloków układu EPAC-IMP50E30 w taki sposób, aby możliwa była sygnalizacja stanu przekroczenia dopuszczalnego zakresu któregokolwiek z sygnałów wejściowych przy pomocy pojedynczej linii logicznej łączącej EPAC z mikrokontrolerem. Ocenić dokładność i parametry czasowe (opóźnienie) z jakimi jest realizowane zadanie sygnalizacji stanu przekroczenia zakresu. PUE-w10 27

28 Przykłady zadań realizowanych za pomocą układów EPAC Dopuszczalne zakresy napięć wyjściowych urządzeń UP1..UP4 zestaw U 1min U 1max U 2min U 2max U 3min U 3max U 4min U 4max Parametry mostków pomiarowych MP1.. MP4 (do przykładu 1 z EPAC 50E10 zestaw U 1min U 1max f g1 (Hz) U 2min U 2max f g2 (Hz) U 3min U 3max f g3 (Hz) U 4min U 4max f g4 (Hz) PUE-w10 28

Podobne dokumenty

Zastosowania programowalnych układów analogowych isppac

Zastosowania programowalnych uładów analogowych isppac 0..80 strutura uładu "uniwersalnego" isppac0 ułady nadzorujące na isppac0, 30 programowanie filtrów na isppac 80 analiza częstotliwościowa projetowanych