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作者: 发布时间:2017-04-10 来源: 繁体版
  年俊杰,苏智剑,吴嘉宜,李向飞  (郑州大学 机械工程学院,河南 郑州 450001) 摘要:Cypress半导体公司生产的片上可编程系统芯片(PSoC)可视为8位微控制器,它包含可实现多重配置的模拟器件、数

  年俊杰,苏智剑,吴嘉宜,李向飞QgT自动化在线网

  (郑州大学 机械工程学院,河南 郑州 450001)QgT自动化在线网

       摘要:Cypress半导体公司生产的片上可编程系统芯片(PSoC)可视为8位微控制器,它包含可实现多重配置的模拟器件、数字器件和模数混合器件。研究了基于PSoC的差动式电感传感器的微控制器设计方案,实现微控制器与差动式电感传感器的连接、传感器输出信号的整流以及输出结果的AD转换等。与需要多个芯片以及外部硬件电路协调工作的传统设计方案相比,该设计方案简化了交流信号的生产与测量工作,在保持高系统性能的同时,缩减了板极空间,降低了系统功耗和成本。QgT自动化在线网

  关键词:差动式电感传感器;片上可编程系统(PSoC);驱动器;微控制器QgT自动化在线网

  中图分类号:TP202+.2文献标识码:ADOI: 10.19358/j.issn.1674?7720.2017.06.002QgT自动化在线网

  引用格式:年俊杰,苏智剑,吴嘉宜,等. 基于PSoC的同频反相正弦波发生器的研究[J].微型机与应用,2017,36(6):3-6.QgT自动化在线网

0引言QgT自动化在线网

  在实际应用中,很多硬件驱动器上都需要同频、相位相差180°的双路正弦信号。Cypress半导体公司生产的片上可编程系统芯片(PSoC)可视为8位微控制器,它几乎不需要外部电路,一片PSoC芯片就可以实现一个电子系统,具有丰富的内部资源,比如可实现多重配置的模拟器件、数字器件和模数混合器件[1],如图1所示。QgT自动化在线网

001.jpgQgT自动化在线网

1发生器原理QgT自动化在线网

  基于PSoC产生两路同频反相的正弦信号的过程是:先生成方波,然后利用用户可配置的开关电容器模块实现带通滤波或低通滤波,进而获得正弦信号[2]。本文将介绍两种方波发生方式,两种方波生成正弦波的方式如图2所示。QgT自动化在线网

002.jpgQgT自动化在线网

2方波信号QgT自动化在线网

  PSoC芯片中包含有数字模块计数器、定时器和脉冲调制用户模块。这三种模块通过不同的设置,可以实现不同的功能。文中就是利用这三种模块来实现两种产生方波的方式。QgT自动化在线网

  2.1定时器(Timer8)和脉冲调制(PWM8)模块产生方波QgT自动化在线网

  定时器用户模块提供了可编程的减值计数器、时钟和启用信号,可以在任何系统时基或外部来源之间进行选择。一旦启动,定时器就能够连续运行并能在达到最终计数时,从周期寄存器内重新加载定时器的内部数值。QgT自动化在线网

  PWM用户模块提供了可编程周期和脉冲宽度的脉冲宽度调制器,时钟和启用信号可以从若干来源中选择,每个脉冲循环的周期值自动重新加载。QgT自动化在线网

  方波频率的计算公式为:QgT自动化在线网

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  方波占空比计算公式为:QgT自动化在线网

  q=(PulseWidth+1)/(Period+1)(2)QgT自动化在线网

  2.2计数器(Counter16)模块产生方波QgT自动化在线网

  计数器用户模块提供周期和脉冲宽度可编程的减值计数器。时钟和启用信号可以在任何系统时基或外部来源之间进行选择,终端计数周期自动重新载入。QgT自动化在线网

  方波的频率计算公式为:QgT自动化在线网

  %V2V`TK%){1UF$@7@_FAPSK.pngQgT自动化在线网

  方波占空比计算公式为:QgT自动化在线网

  q=(CompareValue+1)/(Period+1)(4)QgT自动化在线网

3正弦波发生器QgT自动化在线网

  3.1低通滤波器(LPF2)产生正弦波QgT自动化在线网

  LPF2用户模块是一种通用型的二阶状态变量滤波器,也称双二次低通滤波器。它可以通过设置参数实现任何一种经典的全极点滤波器。转折频率和阻尼比均为时钟频率以及电容器数值比率的函数[3]。转折频率可以通过控制采样频率时钟来精确地设置或调整。这种产生正弦波的方式其PSoC数字模块内部连接如图3所示。QgT自动化在线网

003.jpgQgT自动化在线网

  低通滤波器的原理图如图4所示。QgT自动化在线网

004.jpgQgT自动化在线网

  该滤波器的传递函数表达式为:QgT自动化在线网

  G7UZI~5FZ4@38)0[@6EX11P.pngQgT自动化在线网

  由此可以得到增益G、转换频率wn、wo和阻尼率d的设计公式:QgT自动化在线网

  {0H6YN]KU)ZQR4Q84GRNO2B.pngQgT自动化在线网

  对于第一阶近似来说,设计公式可以简化为更清晰的电容比率关系:QgT自动化在线网

  T[{V5%TP}@~)G0Q~7%%56JF.pngQgT自动化在线网

  此设计流程目标是为了得到尽可能高的时钟频率fclk,以达到最佳的保真度和最低的混叠现象。将CA和CB设置为32,将C2设置为最小的整数值1,C4的初始值设置为最大值31,根据C3≥d2C2CACBC4, 算出最小数值C3,根据下式


基于PSoC的同频反相正弦波发生器的研究
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