Pmod IA参考手册

Digilent Pmod IA (Revision A)是一款基于Analog Devices AD5933的12位阻抗转换器的阻抗分析仪。

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• 阻抗分析仪与12位阻抗转换器
• 测量阻抗值从100Ω到10MΩ。
• 可编程频率扫描
• 可编程增益放大器
• 可选外部时钟生成
• 2×4-pin端口，I²C接口

Pmod IA利用模拟设备AD5933利用其板载频率发生器和模数转换器(ADC)，以已知频率激发外部未知阻抗。这个已知的频率通过一个SMA连接器发送出去。频率响应由另一个SMA连接器捕获并发送到ADC，对采样数据进行离散傅里叶变换(DFT)，将解决方案的实部和虚部存储在芯片上的数据寄存器中。从这两个数据字可以计算出产生的频率扫描中，未知阻抗的大小以及每一点阻抗的相对相位。

Pmod IA与主机板通过我²C协议．用户可以通过发出一个启动条件和它的7位从地址0001101 (0x0D)，然后是一个写位(0)或一个读位(1)，来启动与PmodIA的通信。当从PmodIA收到一个应答位后，通信可以继续。未知阻抗连接在两个SMA连接器之间。

在进行任何有用的计算之前，用户必须首先计算与Pmod IA相关的增益因子。为此，用户首先需要将AD5933设置为待机模式，PGA增益为1，选择输出激励电压和校准频率，并在两个SMA连接器之间选择一个已知的校准阻抗值，如200 kΩ。Pmod IA内部使用的默认主时钟速率(MCLK)是16.776 MHz。

代表所需校准频率的24位值可由以下公式确定:

一旦所需的频率被编程进入Pmod IA启动频率寄存器，用户可以发出“初始化启动频率”命令，允许频率发生器达到稳定状态。频率发生器达到稳定状态所需的时间取决于用户的个人偏好。一旦该时间段过去，用户可以发出“开始频率扫描”命令。内部ADC经过一定数量的稳定时间周期后，将对测量阻抗进行采样，并将处理后的结果存储在实数据寄存器和虚数据寄存器中。

当然，在接收到的数据上执行DFT需要一些时间。用户可以连续轮询Status寄存器，以确定DFT何时完成，或者可以根据settings time周期的数量等待一段计算好的时间，然后确认DFT完成。如果位D2处于逻辑电平高电压状态，这表明DFT是完整的，真实和虚构数据寄存器中的数据是有效的，允许用户在两个16位寄存器上执行块读取。计算沉降时间的公式如下:

一旦获得了数据，增益因子可以计算如下:

一旦增益因数被确定，任何其他未知阻抗就可以通过以下公式计算:

只要以下参数不变，计算得到的增益系数将保持有效:

• 电流-电压增益设置电阻(不太可能改变，除非从Pmod物理移除电阻)
• 励磁电压输出
• PGA获得

用户还可以通过编程的方法对未知阻抗进行频率扫描校准部分以及选择增量步长和步长的个数。增量步长由存储在Frequency increment寄存器中的24位代码表示，可以通过以下公式计算:

增量的数量是通过将二进制值编程到方便命名的增量数寄存器中来设置的，在这个寄存器中，位D15-D9并不在意，位D8-D0是9位的字，表示需要采取的步数。

一旦定义了步骤，用户就可以发出Start Frequency Sweep命令开始频率扫描。状态寄存器后确认真实和虚构的数据寄存器中的数据是有效的,用户可以增加频率命令进入下一个设置点在他们的频率扫描或问题重复频率命令有Pmod重新发送当前频率值通过未知的阻抗。这允许用户平均连续读数。当进行了频率扫描的所有步骤后，将在状态寄存器中设置位D2。

下面提供了一个常用的寄存器地址和命令表:

更多关于与PmodIA通信的详细信息，包括样本数据流和详细的注册信息，可以在我们的用户指南．用户只是想让Pmod启动和运行，虽然是自由使用我们的示例代码．

任何外部电源应用到PmodIA必须在2.7V和5.5V;然而，建议Pmod在3.3V下工作。

针头上的针间距为100密耳。PCB是1.6英寸长在侧面平行于针头上的针和0.8英寸长在侧面垂直于针头。

Pmod IA的原理图是可用的在这里．关于阻抗转换器的其他信息，包括通信模式和芯片的具体时间可以通过检查其数据表找到在这里．

更多关于如何使用Pmod IA的具体信息可以通过查看我们的用户指南．可以找到演示如何从Pmod IA获取信息的示例代码在这里．

如果你对Pmod IA有任何问题或评论，请将它们发布在相关的部分(“附加板”)Digilent论坛．