DSP基礎學習-ADC同步采樣
彭會鋒
2015-04-28 20:31:06
在DSP28027 LauchPad學習過程中，關於ADC同步采樣和順序采樣的區別稍加研究了一下，發現里面還真有些門道，所以寫了這篇文章，主要針對ADC同步采樣的兩個不同概念進行相關的解釋說明，理論和具體的理解都有在里面，較為詳細，可以作為基礎知識加深了解！
參考文獻：
http://pan.baidu.com/s/1gd1Xg6v TMS320C28X處理器在交流采樣中的應用（這是一篇論文，針對多通道同步采樣和交流同步頻率采樣都有講述！）
http://pan.baidu.com/s/1hqBy63a FreeScale 利用 MC56F84789 的 PWM 和 ADC 驅動雙 PMSM 電機 FOC(此文章的ADC配置部分介紹了同步采樣的相關知識！)
http://123.125.114.20/view/dfe94d5a767f5acfa0c7cd11.html?re=view 多路同步采樣ADC實現高性能多通道電網監測(針對多通道同步采樣的文章！)
http://labview7i.weebly.com/31532431456-2527726679204492149565288165289.html
http://labview7i.weebly.com/31532431456-2527726679204492149565288465289.html (這兩篇是NI Labview的資料文章，里面對於ADC采樣包括理論和具體的時間都有很好的描述，建議重點關注！)
http://www.deyisupport.com/question_answer/analog/data_converters/f/58/t/68789.aspx 什么是同步采樣ADC?（這個里面對兩個ADC概念有簡略描述！）
http://www.eet-china.com/STATIC/PDF/201010/EECOL_2010OCT18_ACC_POW_TA_08.pdf?%20SOURCES=DOWNLOAD 新一代16位8通道同步采樣ADC–AD7606 在智能電網中的應用(8通道的，了解下在電力中應用！)
http://www.epae.cn/ch/reader/create_pdf.aspx?file_no=200605134&flag=&journal_id=dlzdhsb&year_id=2006 基於DSP的同步交流采樣技術(針對交流同步采樣理論知識)
http://blog.chinaaet.com/detail/29227 六通道同步采樣的雙極性ADC芯片AD7656(具體的多通道同步采樣芯片，可以具體了解同步采樣芯片內部構造！)
http://pan.baidu.com/s/1sjzAS6x 多路同步采樣ADC實現高性能多通道電網監測(了解下在電網中的應用即可！)
http://www.21ic.com/app/mcu/201406/538356.htm TMS320F28027中兩種A／D采樣方式的實現(參考文獻)
ADC同步采樣有兩個不同的實際表述：
1 多通道同步采樣：對多通道能夠在同一時刻進行采樣，保證多通路信號的采樣間隔最小,對應於采樣過程中對采樣管腳同時采樣保持（轉換可以是有先有后的），主要針對多通道進行同時刻數據采集，適合多輸入、信號電平快速變化、相位要求嚴格等應用場合；（這個應該就是F28027芯片中想要表達的意思！）
2 交流同步采樣：為了使采樣頻率FS始終與系統實際運行的頻率f1保持固定的比例關系N=fs/f1，必須使采樣頻率隨系統運行的頻率的變化而實時地調整，主要針對交流采樣，需要實時跟蹤交流信號的頻率信息，可利用硬件測頻設備或軟件計算頻率的方法來配合實現；簡單的說就是采樣頻率＝n倍信號頻率
多通道同步采樣技術
1 多通道采樣技術
多通道采樣技術又可以分為：同步和非同步（輪詢）
非同步采樣技術：芯片具有多通路，但是只有一個A/D轉換內核（模數轉換器）,通過模擬多路復用器(MUXs)輪回掃描實現多通道測量;
同步采樣技術：芯片內部通過增加多路采樣保持電路(dsp控制芯片大部分采用此種方式實現)、增加多路單獨ADC采樣通道(專用多通道同步采樣芯片采用此種方式實現)實現同步采樣；
2 非同步多通道采樣技術實現：(通過多路復用器實現，ADC被設計成通道掃描的工作方式，分時采集)
3 DSP控制芯片同步采樣實現：
以F28027為例,ADC內部構造如下圖所示，此DSP控制芯片增加一路采樣保持電路,通過S/H-A、S/H-B實現雙通道的同步采樣，實現成本較低：
4 專用多通道同步采樣芯片具體實現：(每一通道都增加了采樣保持、模數轉換核，相對於其他通道獨立)
系統具體應用如下圖所示：
多通道非同步采樣缺點分析（可以參考NI LabView的第四部分相關內容，這里只寫出部分關鍵點！）
1 高速采集通道延遲
多通道非同步數據采集模塊在多通道低速（近乎直流測量）采集時問題不大，可是在輸入信號頻率較高，同時又對信號間的相位關系有一定的要求時就會出現一些的問題，例如交流量采集時會引入相位延遲，不利於FFT等數據處理，這個相位延遲是可以計算出來的；
2 幽靈電壓問題
針對多通道非同步數據采集卡,只有一個A/D轉換器,實現多通道測量是利用一個多路轉換開關來輪回掃描實現的.如果通道間（包括PGA）的分布參數較大(容性),當信號從一個通道高速切換到另一個通道時,可能會產生過沖(信號來不及充、放電),從而導致”幽靈電壓”的出現；
3 解決方法
- 1、 盡可能的降低采樣速率（這個晚點可以考慮下）
- 2、 盡可能的使用低輸出阻抗的信號源
- 3、 用空閑的通道做間接接地，比如：AI0—信號、AI1—接地、AI2—信號、AI3—接地…
- 4、 通道間的電壓差盡可能的小，盡量按信號幅度的升降排設置通道
同步交流采樣技術