德州仪器AMC1204的应用指南

当输入电压从-250mV 到+250mV 之间，AMC1204 的转换性能可以得到保障。为了得到真实的输出数据信息，一般需要在输出后端进行数字滤波处理，实际应用中可以采用以下两种滤波器对输出数据进行处理。

　　2.1 移动平均滤波器

　　移动平均滤波器比较简单，它是取输入信号的最近的一些值，进行算术平均，相当于一个低通滤波器，滤除高频分量，保留低频分量。在时钟clk 的上升沿，对AMC1204 输出的高脉冲进行计数，计算M 个clk 的上升沿时，对应的高电平脉冲个数N。则，对应的转换结果为（640*N/M-320）mV。平均的项数越多，即M 越大，则得到变化越缓慢的输出信号，但得到的精度也越高。

　　图5 AMC1204 输出数据波形

　　需要注意的是，在实际应用中，这种方法必须平均尽可能多的输入信号才能获得比较高的精度。移动平均滤波器实现比较简单，不需要单独增加DSP 或FPGA 即可实现。但是，移动平均滤波器的频域效果较差，滚降较慢，因此，在检测低频信号及对精度要求不高的应用中，可以考虑使用这种方法。但是，对于精度要求比较高的应用中，需要考虑使用性能更好的滤波器，如Sinc 滤波器。

　　2.2 Sinc 滤波器

　　Sinc滤波器具有良好的频域特性，较低的成本和功耗，延时较低，因此，广泛用作Delta-Sigma DAC 的滤波器。Sinc 滤波器可通过专门的滤波器芯片或者通过FPGA 或DSP 算法来实现。

　　AMC1210 是一个4 通道的数字滤波器，芯片输出接口可设置为SPI 接口或者并行接口方式，方便与CPU 进行数据通信。数字滤波器可设置为Sincfast，， 或者方式。实际应用时，由于滤波器具有更好的低通特性，建议将AMC1210 配置为 滤波器，过采样率（OSR）设为256以获得最优的转换结果。

　　图6 AMC1204 与AMC1210 的连接

　　此外，也可以通过FPGA 或DSP 来实现Sinc 滤波器算法。滤波器的基本架构如图7 所示。

　　图7 调制器与抽取滤波器的基本架构

　　以下是用VHDL 语言实现SINC3 滤波器的一段示例程序。其中，CNR=MCLK/M，M 为抽取率（即过采样率OSR）。

　　图8 数字滤波器架构

　　图8 的示例代码：

　　library IEEE;

　　use IEEE.std_logic_1164.all;

　　use IEEE.std_logic_unsigned.all;

　　entity FLT is

　　port（RESN， MOUT， MCLK， CNR ： in std_logic;

　　CN5 ： out std_logic_vector（23 downto 0））;

　　end FLT;

　　architecture RTL of FLT is

　　signal Z1 ： std_logic_vector（23 downto 0）;

　　signal Z2 ： std_logic_vector（23 downto 0）;

　　signal Z3 ： std_logic_vector（23 downto 0）;

　　signal Z4 ： std_logic_vector（23 downto 0）;

　　signal Z5 ： std_logic_vector（23 downto 0）;

　　signal Z6 ： std_logic_vector（23 downto 0）;

　　signal Z7 ： std_logic_vector（23 downto 0）;

　　begin

　　process（MCLK， RESN）

　　begin

　　if RESN = ‘0’ then

　　Z1 《= （others =》 ‘0’）;

　　Z2 《= （others =》 ‘0’）;

　　Z3 《= （others =》 ‘0’）;

　　elsif MCLK‘event and MCLK = ’1‘ then

　　Z1 《= Z1 + MOUT;

　　Z2 《= Z2 + Z1;

　　Z3 《= Z3 + Z2;

　　end if;

　　end process;

　　process（CNR， RESN）

　　begin

　　if RESN = ’0‘ then

　　Z4 《= （others =》 ’0‘）;

　　Z5 《= （others =》 ’0‘）;

　　Z6 《= （others =》 ’0‘）;

　　Z7 《= （others =》 ’0‘）;

　　elsif CNR’event and CNR = ‘1’ then

　　Z4 《= Z3;

　　Z5 《= Z3 - Z4;

　　Z6 《= Z3 - Z4 - Z5;

　　Z7 《= Z3 - Z4 - Z5 - Z6;

　　end if;

　　end process;

　　CN5 《= Z7;

　　end RTL;

　　3 结论

　　应用高性能隔离Delta-Sigma调制器AMC1204时，为了确保转换精度，需要注意外围输入电路的设计，选择合适的输入采样电阻以及时钟频率，使得输入采样电阻阻值相对于输入等效阻抗尽量小，以此降低输入电阻引起的转换误差；同时选择合适的输出滤波器，以满足整个系统对测量精度的要求。

　　4 Reference

　　［1］ AMC1204 datasheet

　　［2］ AMC1210 datasheet