任务介绍
本次任务是第四期的任务五,设计⼀个多通道数据采集模块模块,主要的性能要求 8 通道 12 位 ADC 数据采集,可以是8路单端输⼊或4路差分输⼊,至少1Msps采样率。板卡尺寸延续之前的风格,简单的试了一下尺寸测算,之前的PCB设计的尺寸能够放的下。
模块介绍
本次根据任务选择设计一个多通道数据采集模块,首先的任务就是选择一款合适的ADC,这里我们在得捷电子上进行了一下筛选,通过筛选条件可以快速定位,最终选择了ADC120IPT。ADC120IPT是一款八通道12位逐次逼近型(SAR)模数转换器(ADC),其核心功能是将多路模拟信号(如电压、电流)转换为数字信号,适用于工业控制、传感器数据采集等场景。该器件采用单端输入设计,支持0-5V或0-10V的输入范围(具体取决于参考电压配置),通过SPI接口与微控制器通信,典型采样率可达100kSPS。电源去耦方面,在VDD引脚就近放置0.1μF陶瓷电容,以降低高频噪声对转换精度的影响。在软件配置上,需通过SPI接口设置ADC的工作模式(如单次转换或连续转换)、通道选择及参考电压源。例如,初始化时需配置SPI时钟极性与ADC数据手册要求一致,避免时序错误导致通信失败。为提高数据可靠性,建议采用数字滤波算法处理采样值,并定期进行零点校准以补偿温漂误差。
ADC120IPT芯片DigiKey链接:https://www.digikey.cn/zh/products/detail/stmicroelectronics/ADC120IPT/10266292
原理图和PCB模块介绍
原理图
PCB
3D效果图
模块主要性能指标和管脚定义
主要性能指标
类型 | 多通道数据采集模块 |
核心芯片 | ADC120IPT |
板卡尺寸 | 30mm x 18mm |
供电电压 | 3.3V |
输出类型 | SPI |
输入类型 | 模拟 |
管脚定义
管脚属性 | 管脚名 | 管脚编号H 1 |
P | GND | 1 |
P | VCC | 2 |
I/O | CS | 3 |
I/O | CLK | 4 |
I/O | OUT | 5 |
I/O | IN | 6 |
管脚属性 | 管脚名 | 管脚编号H3 | 管脚编号H2 | 管脚名 | 管脚属性 |
I/O | IN7 | 1 | 1 | VCC | P |
I/O | IN6 | 2 | 2 | VCC | P |
I/O | IN5 | 3 | 3 | VCC | P |
I/O | IN4 | 4 | 4 | VCC | P |
I/O | IN3 | 5 | 5 | GND | P |
I/O | IN2 | 6 | 6 | GND | P |
I/O | IN1 | 7 | 7 | GND | P |
I/O | IN0 | 8 | 8 | GND | P |
eZ-PLM上新建物料和项目的截图
使用了eZ-PLM系统上传了自己的工程文件,方便保存记录各个版本,也可随时查阅,系统里查阅不到的物料也支持手动添加。
我们添加了本次使用的新物料:
物料添加展示图
项目详情图
心得体会
通过本次任务的设计了解学习模拟电路知识,本次做的是一个8通道的ADC采集模块,实际上也是对电信号的处理和转化,这里实际上器件的选择很多样,需要根据选择的进行定制化处理,不过基本配置是差不多的,通过对模块尺寸的定型和接口开始,到器件的选型,逐步体验设计的全流程!