基于AT27C1024的可變信號源設計

引言

　　隨著工業測試領域對信號源靈活性要求的不斷深入，各種利用當前先進技術所設計的信號發生器也有了較為成熟的發展，但因體積較大使得攜帶不便，同時也沒有相應針對某一特定測試系統的信號源。為了適應這一需求，采用由ATMEL公司生產的1Mbit的大容量存儲器AT27C1024，通過C8051F060控制，并充分利用其可以閃速讀取的優勢通過查表方式設計出了針對檢波器測試儀所用的可變信號源。

AT27C1024主要特性
AT27C1024概述

　　AT27C1024是由ATMEL公司所生產的低功耗、高性能64K 16位的一次性快速可編程只讀存儲器，采用高可靠性的CMOS工藝，具有2000V靜電放電保護功能，200mA的封鎖免疫措施，主要采用了PDIP、PLCC和VSOP三種封裝形式。AT27C1024在正常工作模式下只需5V供電，讀取任何地址字的時間少于45ns，從而消除在了讀取速度上的延時等待問題。在讀模式下，所消耗電流的典型值是15mA，由于采用兩線的控制方式也減少了高速系統中對總線的競爭。由于自身高密度64K的字容量，AT27C1024允許固件在沒有其他大容量存儲介質所存在的延時情況進行存儲和讀取。另外為了保證AT27C1024的高性能和高效率，采用了“快速編程算法”以減少編程所需時間并確保對器件的可靠編程，典型的編程時間每個字單元僅100μs。

AT27C1024控制方式

　　AT27C1024有多種操作模式，其中最常用的是編程模式和讀模式。在編程模式下，即寫入數據時，AT27C102采用“快速編程算法”，寫入之前必須保證VCC供電6.5V左右，VPP端供電在13V左右。先確定器件的起始地址，對每個地址在沒有驗證的情況通過一個100μs的PGM脈沖將連續的字數據寫入芯片，緊接著對所寫入對應地址的數據執行驗證和重新編程的循環操作。驗證過程中任一字單元需要10個連續100μs的PGM脈沖，之后如果該字單元未通過驗證將被丟棄，反之則增加地址對下一個字單元進行驗證直至整個數據信息通過驗證。驗證到最后一個地址后，將VCC和VPP均降至5V供電，連續讀取所有數據并與原始數據進行比較，完全相同則認為操作成功；讀模式下PGM和CE端口均應為高電平，通過地址線穩定要讀取數據的地址后，產生一個大于2μs的低電平脈沖信號就可以實現快速讀入數據，這一過程的VCC和VPP均可采用5V供電，本設計就是充分利用這一特性，實現快速查表功能。操作流程圖如圖1所示。

可變信號源原理

整體方案

　　為了充分滿足在檢波器測試儀所需的多種信號，先通過在外圍電路中利用ADS1255以3K的采樣率采集若干周期的1Hz、3Hz、6Hz、10Hz、12Hz、15Hz、18Hz、20Hz、30Hz、40Hz、50Hz的標準正弦信號，通過C8051F060進行控制將上述數據寫入AT27C1024對應地址段；同樣在實際應用于檢波器測試儀時為了得到所需頻率信號，可以通過查表方式讀取AT27C1024對應地址段的數據，并利用C8051F060自帶的D/A轉換器對信號進行還原，整個系統的硬件電路如圖2所示，這種設計結構充分利用AT27C1024能夠閃速讀取的特性，從而極大程度上降低了查表的時間，讀取的數據不經其他操作直接傳送至D/A，保證了整個還原過程的時間縮至最短。

降低系統誤差措辭

　　為了盡量消除系統中C8051F060在執行寫操作和讀取數據通過自帶D/A進行轉換的干擾和誤差，其供電部分接入AS1117對5V電源進行轉換和穩壓，并且各部分均并聯連接10μF和0.1μF電容，用于濾除地線干擾和電源紋波，詳細電路設計分別如圖3和圖4所示。同樣對于AT27C1024為了極大程度消除外圍電路干擾，設計中采用獨立的電源和并入濾波電容，同時采用電壓轉換芯片7805對接入的13V電壓進行轉換以穩定和滿足AT27C1024在讀取數據時所需的5V電壓，具體電路如圖5所示。

系統軟件設計

　　為了實現對信號源的有效控制，尤其是對不同頻率信號的選擇，加之為方便在檢波器測試儀的觸摸屏中進行選操作，設計中主要通過編程利用合理的算法實現上述功能。此部分為了盡量減少代碼空間，主要通過定義各頻率信號在AT27C1024的起始地址為元素的指針數組，由于各頻率信號在AT27C1024中對應的是互不干擾的地址段，因此可以連續讀取的方式直接送入C8051F060自帶D/A，詳細的程序流程如圖6所示。

系統應用與測試

　　由于本信號源的應用對象是檢波器測試儀，它主要通過選擇特定頻率的信號輸入檢波器回路，由于是通過查表讀取標準信號源輸入D/A還原的，從而排除了系統中外圍硬件電路的各種干擾，極大程度上滿足了檢波器測試儀對信號源穩定性的高要求。為了不受檢波器自身的微小震動帶來的雜波信號干擾，需要在硬件中接入適當的濾波器。對整個系統各頻率信號源的測試結果如表1所示。

結論

　　本設計電路體積小、速度快、穩定性高、抗干擾能力強，完全滿足檢波器測試儀的需求條件。針對這一設計方式，可以利用AT27C1024的大容量、可快速讀取的特點，設計出適合各種設備的專用信號源，從而解決普通信號源與系統配合使用時抗干擾能力差、攜帶不便的缺點。