關(guān)于PIC24FJ128GC010 中每個模擬模塊的特性

本文檔中的樣本設(shè)計僅作為起點參考，并不用于代表成品。本文檔中顯示的應(yīng)用程序很少需要機構(gòu)批準(zhǔn)（FDA、UL、CE 或其他），并且這些應(yīng)用程序未經(jīng)過全面測試以滿足這些批準(zhǔn)。

PIC24FJ128GC010 系列將高速 16 位 PIC24 MCU 與模擬外設(shè)相結(jié)合。除了 USB 和液晶顯示器 (LCD) 控制器等數(shù)字模塊外，PIC24FJ128GC010 還具有一個 12 位 10 Msps 流水線 ADC、一個 16 位 Sigma-Delta ADC，以及兩個運算放大器和一個 2 通道、 10 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)。

以下部分將討論 PIC24FJ128GC010 中每個模擬模塊的特性。

PIC24FJ128GC010 中的模擬模塊

16 位 Sigma-Delta A/D 轉(zhuǎn)換器（SD_ADC）FRM（DS30687）

SD_ADC 是用于 DC-4 kHz 范圍內(nèi)信號的高精度、高分辨率 ADC。該轉(zhuǎn)換器具有固有的低通濾波器特性，非常適合較低帶寬的源，例如交流電源線監(jiān)測、溫度探頭、體重秤、壓力傳感器和電橋測量。有兩個輸入通道連接到一個全差分 PGA（可編程增益放大器），這極大地簡化了單電源、高共模條件下的測量。在大多數(shù)情況下，單極濾波器足以進行抗混疊。

使用 SD_ADC 時，抖動可能會改善交流測量。(1) 在 SD1CON1 特殊功能寄存器 (SFR) 中可以選擇三個抖動級別。抖動具有擴展輸入信號頻譜的效果，從而減少頻譜峰值，從而提高整體 SNR（信噪比）。向輸入信號添加低電平噪聲將抵消所有 ADC 中固有的量化噪聲的影響。 (2)

Sigma-Delta ADC 具有更高的增益和失調(diào)誤差，必須對其進行補償。PIC24FJ128GC010 具有特殊的測量模式來測量增益和失調(diào)誤差，然后由 MCU 固件用于簡單的在線計算，以產(chǎn)生最終的 ADC 讀數(shù)。有關(guān)使用增益和偏移計算的詳細固件示例，請參見“基本構(gòu)建塊”部分。

12 位高速流水線 A/D 轉(zhuǎn)換器 FRM（DS30686）

流水線 ADC 是一種非常高速的 12 位 ADC，每秒可實現(xiàn) 1000 萬次轉(zhuǎn)換。PIC24FJ128GC010 有 50 個獨立的輸入通道，可以是電容式觸摸板或標(biāo)準(zhǔn)電壓輸入。由于本底噪聲較高，必須對樣本進行平均以獲得最佳結(jié)果

運算放大器（Op Amp）（DS30505）

有兩個具有可編程速度/功率設(shè)置的獨立運算放大器模塊。上電復(fù)位 (POR) 狀態(tài)是低功耗/低速配置。運算放大器具有非常低的輸入偏置電流 (<10 pA)，但輸入失調(diào)電壓可能需要在設(shè)計中進行補償。

10 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) (DS39615)

DAC 模塊有兩個獨立的電壓輸出。有幾個選項可以選擇 DAC 的參考電壓。DAC 對于傳感器放大器/濾波器的模擬“前端”的直流偏置非常有用，并可用于產(chǎn)品中的音調(diào)生成和自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制 (ADPCM) 語音播放。有關(guān)更多信息，請參見應(yīng)用筆記：AN643，“使用 PIC? 微控制器進行自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制”(11)。

其他有用的模塊

除上述模塊外，PIC24FJ128GC010 還具有內(nèi)部帶隙電壓基準(zhǔn)、帶閾值檢測功能的充電時間測量單元 (CTMU) (DS39743)、三個比較器、一個 LCD 控制器和 USB OTG。

主要有以下四個部分：

基本構(gòu)建塊

工業(yè)應(yīng)用

消費/家電應(yīng)用

醫(yī)療應(yīng)用

每個部分都有幾個設(shè)計示例，展示了各種模擬外設(shè)。最后一部分是“進一步閱讀”，其中包含參考資料和其他信息的鏈接。

基本構(gòu)建塊

本節(jié)中介紹的電路不是一個完整的產(chǎn)品，而是與其他電路結(jié)合使用的“構(gòu)建塊”。它們執(zhí)行大多數(shù)模擬“前端”測量和生成電路中常見的特定但常用的任務(wù)。

在使用這些設(shè)計理念時，請記住以下幾點：

可能需要額外的電路來實現(xiàn) ESD 保護、EMI 過濾或在實際產(chǎn)品中看到的其他類型的干擾。

不要超過每個模塊的共模電壓 (VCM)。這些在“PIC24FJ128GC010 系列數(shù)據(jù)手冊”的“電氣特性”部分中列出。

低電流/電池供電的產(chǎn)品可能需要特別注意組件值和選擇

構(gòu)建塊 #1：電流監(jiān)控

或許最簡單和最少部件數(shù)的應(yīng)用是使用分流電阻器和 SD_ADC 的 PGA 測量電流，如圖 1 所示。

圖 1 使用分流電阻器和 SC_ADC PGA 測量電流

此配置使用 SD_ADC 的差分輸入通道。電阻器的值通常選擇為偶數(shù)十進制（1?、0.1? 等），以使電流計算更容易。較低的電阻會消耗較低的功率，并且可以測量數(shù)十安培的電流。只要電阻兩端的壓降在 PGA 的共模范圍內(nèi)，SD_ADC 就可以測量交流或直流電流。真正的差分輸入可以檢測到其輸入引腳的正或負(fù)電流參考。根據(jù)預(yù)期的電流范圍和電阻值，PGA 的增益應(yīng)該使得進入 SD_ADC 的輸出電壓永遠不會超過所使用的參考電壓。

編輯：hfy