RF - 今日电子

应用设计:工业控制
单元电路设计
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1 放大电路设计
本系统采用带触发的直流逆变电路
产生高压脉冲,采用多路模拟通道选择
电路实现通道切换以满足多通道探伤的
要求。模拟信号经放大、滤波后,作为
A/D 转换电路的输入。放大电路采用增
益为 80dB、带宽为 15MHz、分辨率为
1dB 的放大器,并且以数字电位器进行
放大增益的动态调整,可实现放大器的
动态响应和频带范围与尖峰回波脉冲信
号的匹配。
2 A/D 转换电路设计
A/D 转换电路通常可分为积分型和
比较型。积分型 A/D 转换器的特点是抗
干扰能力强、精度高,但速率较低,因
此高速 A/D 转换器一般采用比较型。本
系统采用 ADS830,该芯片信噪比高、功
耗低、非线性畸变小,广泛应用于图像
处理、数字通信和视频测试系统中。它
有共模和差模两种信号输入方式,输出
的数字量可直接与 5V 或 3.3V 芯片接
口。超声波无损检测对象基本上为钢体
材料,其在钢中传播时,纵波 CL的传播
速度为 5900m/s,横波 CS 的传播速度
为 3230m/s,缺陷回波信号通常宽度约
10~100ns,因此在钢中的传播速度很
快。超声波在工件中的传播时间很短,
尤其对于薄壁材料检测,传播距离更
短,因此,为了得到足够的分辨率,要
有足够的检测和采样频率才能满足信号
采集的要求。ADS830 的精度为 8 位,最
高采样频率为 60MHz,可满足一般无损
检测系统对数据采集精度和采样频率的
要求。
今日电子 · 2007 年 12 月
3 数据缓存器设计
由于在 PCI 总线控制器 S5933 的缓
存器中只有 8 个 32 位寄存器,对于实时
高速数据,可能会由于延时造成数据的
丢失,因此需要进行扩展。本系统采用
IDT 公司的 IDT72V36100 作为高速数
据的缓存。IDT72V36100 可以提供
65536 × 36bit 的存储单元,并且具有配
置灵活的特点,可以通过设置确定输入
输出的数据宽度。对于宽度为 8bit 的输
入数据,为了充分利用 PCI 总线的性
能,将 输出数据的宽度设为32bit。此外,
IDT72V36100 也提供了丰富的状态信
号,可以利用它们作为控制信号。
IDT72V36100 需要在写操作之前进行主
复位,以设置一些初始状态,所以需要
上电复位。本设计选用上电复位芯片
MAX814T,在上电时对缓存电路进行
复位。缓存电路的初始设置主要为:
BM、OW、IW 全为“低”,使输入输出
宽度为 32 位;FWFT/SI 为“低”表示
图 2 S5933 内部结构图
标准IDT 模式,只要 REN 和 WEN 使能,
就可以读写数据;OE 为“低”,表示允
许输出端输出;IP 为“低”表示不加校
验位;PFM 为“高”表示同步方式,即
在时钟上升沿读写数据。高速数据缓存
电路使 A/D 芯片可以不必工作在 PCI 同
步时钟下,提高了 A/D 芯片的利用率和
数据的吞吐率。高速数据缓存电路由于
具有“先进先出”的特性,数据的读写
都无须提供地址信号,也简化了电路的
设计。
4 时序逻辑控制器设计
本设计采用了 DMA 传输的模式,
为此需要通过相应的逻辑控制将扩展的
存储空间结合为一个整体。由此采用一
片 XC9536 的 CPLD 器件作为逻辑控制
器。
5 PCI 接口电路设计
PCI 总线的最大数据传输速率为
132~264Mb/s,远远超过 ISA 总线
5Mb/s 的速率,是目前使用较为广泛的